高级驾驶辅助系统（ADAS）和自主驾驶汽车对可靠性的要求更加严苛。ADAS涉及汽车中的各种安全功能，如自动紧急制动、车道检测和后方物体警告。

例如，全球最大的汽车芯片制造商恩智浦最近宣布推出了一款用于汽车应用的高分辨率雷达芯片。该芯片被称为MR3003雷达收发器，是一款77GHz雷达器件。该器件基于硅锗（SiGe）工艺，适用于需要高分辨率和远距离功能的自动驾驶系统的前端或转角雷达应用。

这种雷达技术能够同时跟踪数千个目标，能够实时感测周围环境，这正是L4／L5级别的自动驾驶所必需的。“这些类型的应用对我们和芯片本身都提出了较高的要求。我们非常谨慎地设计了系统内部的安全协议和一系列Hook，以便传感器和汽车能够在某些情况下进行自我诊断，”恩智浦ADAS调制解调器产品线副总裁兼总经理PatrickMorgan在最近的一次采访中表示。“当我们开始销售这些芯片时，我们需要付出很大的努力来保证每个芯片符合规格。我们对缺陷绝对抱有一种零容忍的心态。安全攸关，不容任何错误的出现。”

恩智浦半导体ADAS技术副总裁兼总经理KamalKhouri补充说：“我们在这里所做的一切都必须满足非常非常严格的汽车安全性和可靠性标准。为了确保我们推荐的所有产品和方案都安全可靠，需要做大量的工作。”

安全确实非常关键。例如，根据Optimal＋提供的数据，奥迪的高档汽车中拥有7，000个芯片。假设，每个芯片的故障率都达到百万分之一，那么奥迪每生产1000辆汽车就会有7个故障车。如果奥迪每天制造4，000辆汽车，这就意味着，它每个小时都会生产出一台故障车。

因此，汽车行业正在努力实现零缺陷和其他质量计划，但是随着系统、芯片甚至软件变得越来越复杂，这个目标很难实现。

在其最新的车辆可靠性研究工作中，J．D．Power对过去12个月2015年款车型和2017年款车型每100辆车遇到的问题数量进行了统计调查，结果发现，2017年款汽车整体可靠性提高了9％，但是各种电子系统依然存在问题。据调查，音频／通讯／娱乐／导航系统仍然是业主遇到麻烦最多的产品类别，业主的投诉数量也最多，其中，内置语音识别和蓝牙连接是最大的问题。

这些问题可能与采用最新的半导体器件有关，这就是为什么异常检测至关重要的原因所在。在异常检测中，在晶圆厂处理完晶圆后，首先进行一些电气测试，然后把它们送到测试部门进行评估。

这种方法只能解决一部分潜在的问题。“你不可能测试器件的每一条执行路径，因此不可能覆盖完整的场景。不过，现在可以运行许多不同的测试。有时候，测试结果也不是很明确。我们只是知道，目前的方法还不够好。”KLA－Tencor战略合作高级主管JayRathert说。

另外，测试可能会发现，也可能不会发现可怕的潜在可靠性缺陷。“潜在的可靠性缺陷是指离开了晶圆厂才暴露出来的缺陷，它们在某种程度上是通过环境激活的，包括振动、湿度、电流、电迁移或者热量。随着时间的推移，它们可能暴露出来。”Rathert说。

图2随机缺陷

既然这样，那么，为什么不在这些芯片离开晶圆厂之前就检测出来这些缺陷呢？

在晶圆厂测试

根据加州大学伯克利分校的统计，理论上来讲，一个月产5万片晶圆的晶圆厂需要以下设备：

50台扫描仪／步进器和晶圆轨道；

10个高电流离子注入器和8个中等电流离子注入器；

40台蚀刻机；

30个CVD工具。

此外，300毫米晶圆厂也是自动化工厂，使用各种自动化材料处理系统和晶圆传输机制，使用各种设备分步骤地在晶圆厂中处理晶圆。一个先进工艺的晶圆制造过程可能有多达600－1000个步骤，甚至更多，相比之下，成熟工艺的步骤更少。

在先进工艺节点中，半导体设备必须处理更小且更加精确的特征，随着工艺尺寸的缩减，缺陷也变得越来越难找到。

每种应用都有各自不同的缺陷要求。一般来说，面向消费者的OEM厂商对缺陷的控制要求不是太严格，但是，在汽车领域，芯片制造商们必须在其器件的制造工艺中实施更加严苛的控制措施，并部署持续的缺陷改进计划。

“有一些先决条件（在汽车领域），”联电副总裁温文婷说。“你必须有一个管理良好的工厂和维护良好的工具。最重要的是，您需要一个强大的质量体系，并贯彻高质量的理念，这将使您能够获得制造汽车产品所需的认证。这些很复杂。在汽车行业里，质量控制始于工艺设计和工厂规划，并一直延伸到实际生产芯片的时候。”

在晶圆厂中，人们使用检测系统定位晶圆缺陷。一般来讲，芯片制造商不会检查每一片晶圆，因为那样需要很长时间，而且成本高昂，他们会抽样检测某些晶圆或者部分芯片。

对于消费级芯片来说，这个过程很简单。“当我们开发一项技术时，我们会认证它，通常来讲，抽样的样本数量总是有限的。”温文婷说。

汽车级芯片要求就不同了。“你必须测试大量的样本才能得出故障率，这个过程的成本非常高。”她说。“人们正在考虑如何在成本可承受的程度下实现这一目标，每个方面都有很多挑战。”