深度探讨：通过AEC-Q100的“3批次77颗”零失效标准，为什么市场端还是有很多的失效？

很多元器件根据AEC-Q100的标准完成77 * 3Lots 的标准后，在市场端还是有一大堆的失效。这到底是哪里出问题了？
一、“零缺陷”幻觉：231颗样品 VS 高DPPM
老生常谈，还是这张表，之前的文章里也出现过N次了。

（from JESD47）
231 颗零失效，在数学上意味着：在90%的置信度下，小于等于1%的失效。
1%的失效，是多少PPM？1% = 1 / 100 = 1 0000 / 100 0000；是1 0000，1万个PPM。
也就是说，对于77 * 3 的0失效，意味着这些产品可能在市场端有1万个PPM；加上现在产品上那么多的元器件，很多万个PPM就这样出来了。
所以给老板汇报，我们产品质量保证为1万个PPM。不得被劈头盖脸一顿骂？
二、77 * 3 lots 到底在抓什么？
AEC 体系建立的 90 年代，产线缺陷率较高。当时定下 231 颗（LTPD=1%）的抽样，是指望同时拦截“系统性本征失效”和“1%量级的随机早期失效”。但现在晶圆厂的真实随机缺陷率已经降到了 
< 1 PPM（百万分之一）
，此时再用231颗去抓这些随机失效，大概率抓不出来（AEC-Q100 抽样的
分辨率失效
）。
现在更多是为了验证芯片的“本征可靠性（Intrinsic Reliability）”。
本征失效：由于芯片设计架构或所选工艺制程本身的物理极限引发的老化。比如电迁移（EM）、热载流子注入（HCI）、经时栅氧击穿（TDDB）。这些机制是“系统性”的。
如果设计有缺陷，这231颗芯片全都会在加速老化中集体阵亡。只要这231颗活下来了，就证明这个设计本身撑得住汽车15年的寿命。
三、随机失效
如果本征可靠性没有问题，那么失效原因大多是由于其他的“随机缺陷”！在晶圆制造（Fab）和封装（ATMP）的量产过程中，外在的随机缺陷（灰尘、掺杂浓度不均、划痕）等才是导致其失效的根本原因。
但这些随机缺陷分布极其稀疏（可能几万颗晶圆里才有一颗），AEC-Q100的231颗抽样根本抓不到它们（第一个里边讲了）。带有这种微小缺陷的芯片，在出厂的功能测试也不会有失效。但在市场端，经过一段时间的折磨（如冷热冲击和震动），这些隐性缺陷就会迅速恶化，导致失效。
所以，现在回答刚开始的问题：
很多元器件根据AEC-Q100的标准完成77 * 3Lots 的标准后，在市场端还是有一大堆的失效。这到底是哪里出问题了？
回答：AEC-Q100的77*3，证明的是这颗芯片“天生骨骼惊奇（设计没问题）”，但无法保证量产平里有没有混入“后天发育不良（制造随机缺陷）”的残次品！
带有隐性缺陷的产品成了漏网之鱼，流向了市场。
四、追杀随机缺陷：PAT（Parametric Part Average Testing）

（From AEC-Q001）
这张图就非常经典，对于一些参数，比如有USL和LSL，如果测试值没有超过spec，那么意味着这个参数是pass的，合格的，没有问题。
但是对于上边这个图，对于两个红虚线之外，LSL和USL之内的测试值，这些值距离整体有一些距离，但是并没有fail。
就像一堆人，大家都坏的差不多，但是有那么几个人更坏一些，又没有到十恶不赦的地步。对他们咋办？
宁肯错杀一千，绝不放过一个。
所以对于这些“离群值（Maverick）”：杀杀杀！
Why？
因为硅原子的物理特性决定了同一片晶圆上的芯片特性高度一致。如果大家都表现为2.5mA，你是10mA？那你肯定有什么问题，有什么毛病。也许是你的栅极氧化层比别人薄了一点，也许是你内部有个微观的漏电通道。虽然你现在还能工作，但在汽车恶劣的环境下，你一定是第一个死掉的。
所以
PAT的核心哲学就是：剔除那些“合格但异常”的芯片。
五、连坐法则：SBA（统计Bin分析）与坏邻居效应
问：用一个成语可以形容男女老少等很多人，但不能出现男女老少？哪个成语合适。
答：满门抄斩 / 诛灭九族
现如今连坐法取消了，实乃一件憾事。
当对于晶圆测试，我们还可以保留这个“优良传统”。
假设在一片晶圆上，某一个区域因为光刻机轻微散焦，导致大面积聚集了十几颗死芯片（Fail Dies）。在这个“死亡区域”的正中间，居然奇迹般地幸存了几颗通过了所有电测试的“好芯片”（
GDIBN (Good Die In a Bad Neighborhood，坏街区里的好芯片
）。
近朱者赤、近墨者黑、近我者帅！！！
所以这些“好芯片”也统统干掉！Why？
因为半导体缺陷的扩散具有空间相关性。周围全军覆没，说明这片区域的工艺参数已经处于极度失控的边缘。这些幸存的芯片，极大概率已经沾染了看不见的边缘缺陷（Marginal Defect），只不过是现在还没发作。
这就是AEC-Q002（SBA，Statistical Bin Analysis）的连坐法！
六、抓“早期随机失效”
如果PAT和SBA 没有尽其功能，还有漏网之鱼怎么办？Ok，根据AEC-Q100，我们继续抓早期失效！