FMEA在半导体工艺整合项目风险管理中的应用分析

1、.优秀毕业论文第 一 章 绪 论第 一 章绪 论本 章 是 对 论 文 进 行 总 体 纲 要 的 介 绍 ，其 主 要 内 容 包 含 三 个 部 分 ，分 别 是 研 究 背 景 与 意 义 、 国 内 外 研 究 综 述 、论 文 内 容 与 框 架 。首 先 以 半 导 体 行 业 为 背 景 ，运 用 SW O T 矩 阵 指 出 对 于 中 国 本 土 半 导 体 代 工 企 业 目前 现 状 以 及 存 在 的 问 题 ，指 出 研 究 的 方 向 。 接 而 引 入 F M EA (F a i lu r e M o d e a n d E f f eC t S A n a ly

2、 s iS ) 故 障 模 式 与 影 响 分 析 概 念 ，根 据 文 献 内 容 对 F M EA 的 起 源 、国 内 外 应 用 现 状 与 研 究 发 展 作 出 阐 述 ， 明 确 写 作 目 的 。 最 后 介 绍 论 文 研 究 的 内 容 与 框 架 。研 究 背 景 与 意 义1 . 1 . 1 研 究 背 景从 19 4 7 年 美 国 贝 尔 实 验 室 诞 生 的 第 一 颗 半 导 体 点 接 触 品体 管 ，到 目前 的 3 2 nm 超 大 规 模 集 成 电 路 ，半 导 体 晶 体 管 的 诞 生 虽 然 还 不 到 一 个 世 纪 时 间 。但 在 这 半

3、 个 世 纪 中 ， 由 于 它 的 出 现 ，却 给 人 类 文 明 带 来 了 翻 天 覆 地 的 变 化 ， 比 远 古 的 石 器 时 代 、青 铜 时 代 、铁 器 时 代 对 人 类 文 明 的 改 变 要 迅 速 且 深 刻 。当 今 世 界 正 处 于 电 子 信 息 时 代 ，所 有 的 电 子 产 品 都 朝 着 多 功 能 、高 性 能 、轻 薄 便 携 、持 久 耐 用 这 几 个 方 面 发 展 ， 而 这 一 切 都 离 不 开 半 导 体 的 发 展 。半 导 体 集 成 电 路 的 发 展 己成 为 影 响 全 球 经 济 发 展 的 重 要 因 素 之 一 。

4、半 导 体 产 业 己成 为 当 今 世 界 的 战 略 性 工 业 ，掌 握 了 半 导 体 的 技 术 等 于 “掌 握 世 界 的 钥 匙 ”， 掌 握 了 世 界 。 芯 片 产 业 链 主 要 由 设 计 、 制 造 和 封 装 测 试 三 部 分 组 成 ( 图 1. 1) 。产 业 链 结 构ICII设 计 :IC 制 造 :!C 封 装 :系系统 设 计计计品 膜 沉 积积积划 片l切 片片逻逻妇t设 计计计光 罩 校 准准准置 放l焊 线线图图)任设 111 111显 影 ，刻 蚀蚀蚀塑 模模 钗钗钗钗化 /扩 敞敞敞敞敞敞敞敞敞离离离离离离离离离子 注 入入光光罩 ，掩 膜

5、膜膜化化化化化化化化化学 气 相 沉 积积电极金属熊镀镀I异IIIIIIIIIIIIIIII.片 检 六六图 1. 1半 导 体 行 业 产 业 链 结 构 图.;精品参考文献资料第 一 章 绪 论这 三 部 分 的 利 润 组 成 和 分 配 依 次 为 50 % 、 30 % 、 2 0% 。 从 一 片 成 品 芯 片 的 价 值 分 配 中 ，我 们 可 以 观 察 到 芯 片 产 业 链 的 基 本 特 征 ，芯 片 设 计 行 业 站 在 这 个 产 业 链 的 最 高 端 ，它 们 拥 有 利 润 的 最 大 头 ，它 们 投 入 小 ，风 险 高 ，收 益 大 。其 次 是 芯

6、 片 制 造 业 ，它 们 总 能 拥 有 可 观 的 利 润 ，它 们 投 入 大 ，风 险 小 ，收 益 中 等 。再 次 是 封 装 测 试 业 ，它 们 投 入 中 等 ，风 险 小 ，收 益 较 少 。其 中 ，芯 片 制 造 业 的 投 入 最 大 ( 除 了 初 建 时 的 设 备 等 投 入 外 ，还 含 材 料 等 ) ，但 利 润 并 非 最 高 ，其 创 新 产 品 初 期 是 高 利 润 ，后 期 利 润 却 会 随 着 市 场 的 成 熟 、设 备 的 折 旧 等 原 因 而 急 剧 下 降 ，最 终 全 行 业 还 是 趋 于 平 均 利 润 。所 以 从 投 入

7、产 出 的 角 度 看 ，芯 片 设 计 业 ，封 装 测 试 业 是 利 润 最 大 的 产 业 。这 也 导 致 大 部 分 设 计 、封 装 测 试 企 业 都 从 芯 片 制 造 业 中 剥 离 出 来 。芯 片 制 造 厂 专 注 于 硅 芯 片 的 生 产 ，而 芯 片 设 计 公 司 专 注 于 芯 片 的 设 计 ，封 装 测 试 厂 专 注 于 芯 片 的 封 装 和 测 试 。目前 全 球 半 导 体 行 业 主 要 分 为 两 种 商 业 模 式 ( 图 1.2 ) ，一 种 为 英 特 尔 、A MD 、三 星 等 芯 片 巨 头 所 采 用 的 设 计 、制 造 、测

8、 试 ，工DM 一 体 化 模 式 ( Int eg r at e d D e v ic e M a n u fa c t u r e 集 成 器 件 制 造 ) ; 另 外 一 种 就 是 全 球 半 导 体 行 业 己 开 始 普 遍 采 用 的 F& F 垂 直 分 工 模 式 ， 即 F o u n d r y (代 工 ) + F ab le S S ( 无 生 产 线 芯 片 设 计 ) 。芯 片 制 造 厂 不 搞 设 计 ，也 没 有 自 主 品 牌 的 JC产 品 ，可 以 提 供 完 全 意 义 上 的 代 工 ，这 使 芯 片 设 计 公 司 能 放 心 地 把 产 品

9、交 给 芯 片 代 工 厂 而 无 须 担 心 知 识 产 权 外 流 J。曰八入之立 !翩一麒巨三一夔困 一匹i日容户tt!了二巫刃ID M 一 .体 化 模 式& 垂 直 分 工 模 式图 1.2半 导 体 行 业 模 式半 导 体 产 业 的 专 业 化 分 工 成 为 一 种 趋 势 。出 现 垂 直 分 工 模 式 的 主 要 原 因 有 两 个 : 首 先 ，半 导 体 制 造 业 具 有 规 模 经 济 性 特 征 ，适 合 大 规 模 生 产 。随 着 制 造 工 艺 的 进 步 和 半 导 体 尺 寸 的 增 大 ，单 位 而 积 上 能 够 容 纳 的 1C 数 量 剧 增

10、 ，成 品 率 显 著 提 高 。企 业 扩 大 生 产 规 模 会 降 低 单 位 产 品 的 成 本 ，提 高 企 业 竞 争 力 。其 次 ，半 导 体 产 业 所 需 的 投 资 十 分 巨 大 ，沉 没 成 木 高 。一 般 而 言 ，一 条 8 英 寸 生 产 线 需 要 8 亿 美 元 投 资 ，一 条 12 英 寸 生 产 线 需 要 12 一 巧亿 美 元 的 投 资 ，而 且 侮 年 的 运 行 保 养 、设 备 更 新 与 新 技 术 开 发 等 成 本 占 总 投 资 的 20 % 。 这 意 味 着 除 了 少 数 实 力 强 大 的 工D M 厂 商 有 能 力 扩

11、 张 外 ， 其 他 的 厂 商 根 木 无 力 扩 张 。第 一 章 绪 论正 是 在 这 样 的 背 景 下 ，台 湾 半 导 体 教 父 张 忠 谋 离 开 TI 德 州 仪 器 ，在 台 湾 创 立 了 台 积 电 TS MC ， 标 志 着 半 导 体 产 业 垂 直 分 工 模 式 的 形 成 。 TS M C 只 做 半 导 体 代 工 ， 不 做 设 计 。 Fo un d ry 的 出 现 降 低 了 IC 设 计 业 的 进 入 门槛 ， 众 多 的 中 小 型 IC 设 计 厂 商 纷 纷 成 立 ，绝 大 部 分 是 无 生 产 线 的 IC 设 计 公 司 。F a

12、b l e S S 与 F o u n d r y 的 快 速 发 展 ， 促 成 垂 直 分 工 模 式 的 繁 荣 。中 国 本 土 半 导 体 制 造 基 本 上 是 F o u n dr y 模 式 ， 目前 面 临 的 主 要 难 题 是 竞 争 加剧 和 利 润 下 降 。 随 着 大 批 F o u n d r y 厂 商 的 不 断 涌 入 ，如 IB M 、东 芝 、 现 代 、三 星 等 也 开 始 提 供 代 工 服 务 ，代 工 行 业 的 竞 争 日益 加 剧 。提 升 半 导 体 代 工 制 造 业 竞 争 力 的 核 心 驱 动 力 为 低 成 本 ，降 低 单

13、位 成 本 的 途 径 主 要 有 : 扩 大 产 能 和 提 升 工 艺 水 平 。 因 此 ，企 业 必 须 不 断 扩 张 才 能 保 持 原 来 的 市 场 份 额 。企 业 的 扩 张 需 要 研 发 投 入 与 资 本 支 出 ，投 入 的 大 幅 增 加 导 致 企 业 盈 利 能 力 减 弱 。产 能 扩 张 的 同 时 又 需 要 考 虑 库 存 问 题 ， 目前 大 部 分 半 导 体 生 产 线 从 面 向 库 存 生 产 方 式 ，转 向 面 向 库 存 和 面 向 订 单 混 合 的 生 产 方 式 ，使 得 代 工 企 业 同 时 需 要 面 对 缩 短 制 造 周

14、 期 和 满 足 客 户 订 单 的 时 间 要 求 。整 个 半 导 体 的 制 造 技 术 都 是 不 断 的 更 新 ，不 断 地 向 前 演 进 ，因 此 提 升 制 造 加 工 工 艺 水 平 对 于 代 工 企 业 成 本 降 低 具 有 绝 对 的 重 要 性 。1 . 1 . 2 选 题 意 义2 0 n 年 一 季 度 ， 中 国集 成 电路 总 产 量 达 到 19 1 亿 元 ， 同 比 大 幅 增 长 33 . 10/0 。 全 行 业 实 现 销 售 收 入 348 .42 亿 元 ，同 比增 速 为 17% ( 图 1. 3 ) 。从 一 季 度 情 况 看 ， 虽

15、 然 受 到 全 球 半 导 体 市 场 增 长 放 缓 的 影 响 ，但 在 内 需 市 场 增 长 迅 速 以及 几 个 大 项 目建 成 投 产 的 带 动 下 ， 国 内 集 成 电 路 产 业 仍 保 持 了 快 速 增 长 的 势 头 。进 出 口方 面 ， 根 据 海 关 统 计 ， 2 01 1 年 1一3 月 集 成 电路 进 口金 额 3 85 .9 亿 美元 ， 同 比增 长 16% ; 出 口金 额 73 .5 亿 美 元 ， 同 比增 长 12 . 506 。5公55 亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿: :二叭 注二. 丫， 、训。训。，应，二 二/袱一万面:，沃健汉一亩.

16、 一冬芬 上!万万_件件甘甘南 I川 刊 : 耳 :曰 :一创创的的 宋的 Q :汤 弟升 补跨 矶: : 长: 邵比 触只 讯讯.-. . 销翻售售收收入入 -劝劝一一匀匀比比沦沦长长派派欲 据 共 津 : 件 认1 1 . 二5图 1.ZO O gQ I一 一 Z O IOQ I !“国 半 导 体 产 圣I巨销 售 额 规 模 及 增 长第 一 章 绪 论从 以 上 数 据 分 析 ，可 以认 为 中 国 半 导 体 行 业 前 景 是 美 好 的 ，但 现 实 却 又 是 残 酷 的 。能 否 利 用 优 势 (S tr e n g t h )、改 变 劣 势 (w ea k n e

17、S S )、把 握 机 会 ( O p p 。r t u n i t y ) 、 正 视 威 胁 ( T h re at ) ，实 现 更 准 确 的 定 位 和 制 定 更 有 利 的 发 展 战 略 ，是 把 美 好 前 景 变 为 眼 前 现 实 的 关 键 所 在 。表 1. 1本 土 半 导 体 行 业 S W O T 矩 阵优势 S劣 势 W 市 场 巨 大 ， 本 土 t匕非 本 土 机 会 更 大 部 分 的 主 要 材 料 仍 依 赖 于大进 口 ， 周 转 时 间 长 ， 需 要 提 前 订 丰 富 的 廉 价 劳 动 力 资 源货 满 负 荷 生 产 时 ， 具 有 有

18、竞 争 力 的 员 工 流 动 大 ， 新 员 工 比 例 大 ，S钓 T 矩 阵成 本 优 势能 独 挡 一 面 的 雇 员 不 多 富 足 的 生 产 场 地 ， 随 时 可 以 满 足 生 产 工 艺 水 平 有 待 提 高生 产 规 模 扩 大 的 要 求 半 导 体 生 产 设 备 的 投 资 大 熟 悉 国 内市 场 需 求 ， 市 场 反 应 速 生 产 线 设 备 旧 的 比 较 多度 快机 会 O 中 国 加 入 wT O ，外 商 投 资 ，技 术(l) 增 加 代 工 厂 的 投 资 规 模 。引 进 规 模 不 断 扩 大 ， 中 国 的 市 场 越( 0 1 ， W

19、4 ， W S )来 越 大(l) 引 进 更 多 的 生 产 线 ， 扩 大 生(2) 加 强 员 工 培 训 ， 提 高 员 工 越 来 越 多 的 技 术 支 持 及 材 料 可产 规 模 。 (52 ，54 ，0 2 ，0 4 ，0 5 )工 作 技 能 。 (0 5 ，W Z )以 在 当 地 获 得(2) 原 材 料 本 地 化 ， 降 低 成 本 。(3) 通 过 购 买 先 进 设 备 、 技 术 政 府 对 半 导 体 行 业 的 支 持( 5 2 ， 5 4 ， 0 2 )引 进 ， 提 升 工 艺 能 力 。 (0 1 ， 汽 车 、电 子 行 业 持 续 稳 定 地 增

20、 长W 3 ， W S ) 可 以 通 过 人 力 中 介 中 心 使 用 更加 低 廉 的 社 会 劳 动 力威 胁 T 跨 国 公 司 纷 纷 在 中 国 设 立 分 公 司 ， 他 们 的 生 产 规 模 大 ， 成 本 低(1) 提 高 产 棍。质 量 ， 缩 短 开 发 周(1)提 高 关 键 员 工 的 福 利 待 国 外 企 业 产 品 质 量 水 平 较 高期 ，规 避 开 发 风 险 ，降 低 生 产 成遇 ，拓 展 他 们 的 成 长 空 间 ，留 激 烈 的 价 格 竞 争 市 场 环 境住 人 才 。 (W Z ， T 4 )木 。 (5 1 ， 53 ，T l ，T

21、Z ，T 3 ) 国 外 较 高 的 薪 资 福 利 对 企 业 人才 的 吸 引 国 内核 心 知 识 产 权 问题 困扰第 一 章 绪 论中 国 本 土 半 导 体 代 工 企 业 目前 仍 处 于 高 速 发 展 阶 段 ，国 家 各 项 政 策 对 于 半 导 体 行 业 的 大 力 扶 植 ，使 得 中 国 本 土 半 导 体 代 工 企 业 生 产 水 平 与 国 际 水 平 之 间 的 差 距 逐 步 缩 小 ，但 要 在 市 场 竞 争 当 中 取 胜 ，就 必 须 做 到 成 本 优 先 、质 量 过 硬 。通 过 我 国 本 土 半 导 体 代 工 企 业 的S W O T

22、 分 析 可 以 发 现 ，竞 争 战 略 要 成 功 实 施 ，首 先 可 以 实 施 优 势 机 会 S0 战 略 ，通 过 扩 大 生 产 规 模 ，增 开 作 业 流 水 线 ，采 购 原 材 料 本 土 化 等 方 法 来 实 现 成 本 降 低 ; 其 次 ，可 以 采 用 优 势 威 胁 ST 战 略 ，通 过 缩 短 开 发 周 期 ， 规 避 开 发 风 险 ，提 升 出 品 质 量 ，从 而 降 低 生 产 成 本 ，增 加 客 户 满 意 度 ，提 高 行 业 竞 争 力 。也 可 加 强 员 工 技 能 素 质 培 训 ，以及 优 化 生 产 工 艺 ，来 支 持 企

23、业 的 竞 争 战 略 。 企 业 的 长 远 发 展 取 决 于 其 在 市 场 中 是 否 具 有 竞 争 优 势 、 是 否 具 有 存 在 价 值 。 企 业 必 须 永 远 坚 持 低 生 产 ( 提 供 ) 低 成 本 、高 质 量 的 产 品 (服 务 ) 这 个 基 本 原 则 。同样 ，从 工 程 管 理 角 度 来 看 ，产 品 的 质 量 是 判 断 新 产 品 导 入 项 目成 功 与 否 的 关 键 标 准 之 一 。如 何 提 升 产 品 的 良 率 ，使 产 品 良 率 水 平 再 上 一 个 台 阶 ，这 已 成 为 公 司 管 理 层 以及 广 大 员 工 十

24、 分 关 注 的 问题 。论 文 课 题 “FM E A 在 半 导 体 工 艺 整 合 项 目管 理 中 的 作 用 ”来 源 于 实 际 工 作 。 本 文 作 者 在 一 家 半 导 体 代 工 企 业 工 作 ， 主 要 负 责 功 率 器 件 新 产 品 开 发 到 量产 、产 品 良率 提 升 等 。在 功 率 器 件 产 品 开 发 过 程 中 ，遇 到 许 多 问题 ; 产 品 量 产 后 ， 以 前 发 生 过 的 问 题 又 都 出 现 了 。经 过 各 部 门 之 间 的 探 讨 ，一 致 认 为 与 其 事 后 亡 羊 补 牢 ，不 如 前 期 就 把 产 品 做 好

25、，防 范 于 未 然 。运 用 F M E A 技 术 来 管 理 新 项 目 ，帮 助 提 前 发 现 潜 在 风 险 ，通 过 工 艺 调 整 等 手 段 规 避 或 者 降 低 风 险 ，缩 短 产 品 导 入 地 周 期 ， 提 高 产 品 的 质 量 ， 提 升 产 品 的 良率 。 从 而 增 加 产 品 在 市 场 上 的 竞 争 力 。1 . 2国 内外 研 究 综 述1 . 2 . 1 F ME A 的 起 源F MEA (F a ilu r e M o d e an d E f fee ts A na ly s iS ) 故 障 模 式 与 影 响 分 析 技 术 最 早

26、是 由 美 军 提 出 的 。20 世 纪 50 年 代 ，由 于 美 军 战 斗 机 的 油 压 装 置 与 电气 装 置 的 可 靠 性 不 高 导 致 失 事 频 繁 ，经 常 造 成 机 毁 人 亡 的 严 重 后 果 ，美 国格 鲁 曼 飞 机 公 司 首 先 将 F M EA 的 观 念 运 用 在 螺 旋 桨 战 斗 机 操 作 系 统 的 故 障 分 析 ，取 得 很 好 效 果 。由 于 FM EA 在 运 用 中 不 需 要 使 用 高 深 的 数 学 理 论 ，只 需 要 进 行 定 性 分 析 。并 且 容 易被 人 们 掌 握 ，实 用 价 值 相 当 高 ，因 此

27、得 到 工 程 领 域 的 高 度 重 视 。到 20 世 纪 60 年 代 中 期 ， 航 天 工 业 正 式 开 始 应 用 FM EA 技 术 。美 国 国 家 宇 航 局 (N A SA ) 在 实 施 阿 波 罗 登 月 计 划 时 ， 在 合 同 中 明 确 要 求 实 施 FM EA ， 这 使 航 天 飞 机 的 可 靠 性 得 到 了 保 证 。 19 76 年 美 国 FM EA 的 军 用 标 准 颁 布 。70 年 代 末 期 ，F M 队 技 术 逐 步 进 入 汽 车 、医 疗 设 备 这 两 大 工 业 领 域 。80 年 代 中 期 ，FM EA 在 汽 车 工

28、 业 领 域 的 应 用 日趋 成 熟 ，整 个 制 造 过 程 需 要 使 用 过 程 FM E A 进 行 确 认 。19 88 年 美 国 国 家 航 空 局 发 布 通 报 ，要 求 在 所 有 航第 一 章 绪 论空 系 统 的 设 计 分 析 、加 工 制 造 过 程 中 都 必 须 使 用 FM EA 。80 年 代 ，FME A 方 法 被 引入 日本 后 ， 日本 工 业 和 民 用 产 品 的 可 靠 性 ，特 别 是 在 汽 车 、电子 元 器 件 、系 统 及 机 床 等 方 面 产 品 远 远 超 过 以 前 的 水 平 ， 并 在 此 领 域 击 败 了 西 方 竞

29、 争 对 手 。 1991 年 工50 9 00 0推 荐 使 用 FME A 提 高 产 品 和 过 程 的 设 计 。 1994 年 ，FM EA 成 为 Q S 9 00 0 的 认 证 要 求 。 目前 ，F M E A 被 广 泛 应 用 于 非 军 事 领 域 ，经 过 不 断 地 加 以 完 善 ，成 为 一 种 质 量 控 制 、风 险 预 防 的 手 段 。现 在 世 界 上 大 部 分 汽 车 及 相 关 产 品 的 生 产 商 都 己经 采 用 这 项 技 术 对 整 个 设 计 制 造 过 程 进 行 管 理 2了。1 . 2 . 2 国外 应 用 现 状 与研 究美

30、国 、欧 洲 、 日本 等 发 达 国 家 都 已 将 F M EA 技 术 纳 入 了 国 家 标 准 和 军 用 标 准 当 中 ，标 准 和 规 范 化 了这 项 技 术 ，并 且 配 合 其 他 可 靠 性 技 术 一 起 使 用 ，增 加 了FMEA 的 应 用 价 值 。 19 69 年 ， 美 国 军 用 标 准 M 工L一S 一88 2 系 统 安 全 性 规 范 中 采 用 FM EA 和 F TA 。 19 74 年 ， 美 国 公 布 FM EA 的 美 国 军 用 标 准 M IL一S T D一1629 ， 后 被 19 8 0 年 公 布 M IL 一ST D一16

31、29A 所 替 代 。 197 9 年 ， 美 国 汽 车 工 程 师 学 会 颁 布 标 准 SA E 一A RP 9 26 故 障 和 故 障 分 析 。英 国 标 准 B S 5 76 0 系 统 、设 备 和 零 件 的 可 靠 性 中 也 进 行 了 FM EA的 应 用 实 例 介 绍 。法 国 的FM EA 称 为 AM D EC 故 障 模 式 及 其 影 响 和 临 界 性 的 分 析 。 日本 更 加 重 视 FM EA ， 视 之 为 企 业 核 心 技 术 ， 日本 企 业 在 同 他 国企 业 合 资 过 程 中 ， 可 以提 供 先 进 的 工 艺 和 产 品 的

32、图 纸 、 先 进 的 设 备 ，但 绝 不 会 提 供 FM EA 相 关 材 料 。 因 为 FM EA 中 包 含 了很 多 技 术 秘 密 ，通 过 FM EA 可 以 掌 握 一 个 产 品 的 设 计 理 念 和 关 键 制 造 工 艺 控 制 项 的 来 源 。 比 如 ， 为 什 么 这 个 产 品 的 组 装 顺 序 是 D 一B 一C 一A 而 不 是A 一B 一C 一D ，后 者 从 理 论 上 来 说 更 为 合 理 ，但 企 业 在 该 产 品 的 长 期 组 装 实 践 中 发 现 ， 前 者 组 装 的 效 果 更 佳 ; 为 什 么 这 个 产 品会 在 这 里

33、 增 加 一 个 看 起 来 毫 无 用 处 的 孔 ， 实 际 上 这 是 一 个 非 常 重 要 的 过 程 定 位 孔 习。FM E A 已经 成 为 一 种 最 经 济 、 有 效 、重 要 且 容 易 掌 握 的 硬 件 系 统 可 靠 性 分 析 、 安 全 性 分 析 技 术 。作 为 一 种 重 要 的 保 证 可 靠 性 的 方 法 ，F M E A 己在 工 程 实 践 中 形 成 了一 套 科 学 而 完 整 的 分 析 方 法 。欧 美 各 家 、各 个 行 业 纷 纷 推 出 了FM EA 要 求 和 方 法 ， 并 形 成 标 准 、 规 范 或 手 册 ， 其 中

34、 比较 著 名 的 见 下 表 1.2 。表 1.2典 型 的 FM E A 方 法 标 准 、标准/手册编号名称发布机构主要具 有 很 长 认 可 和 使 用 历 史 ，适 用模 式 、影 响 和 危 险 性于 政 府 、军 事 和 商 业 机 构 ，可 以M I L 一S T D 一1 6 2 9 A美 国 军 方分 析根 据 故 障 模 式 的 重 要 等 级 进 行危 害 度 的 计 算第 一 章 绪 论表 1.2 ( 续 )典 型 的FM EA 方 法 标 准 、 手 册 和 规 范标标准 / 手 册 编 号号名 称称发 布 机 构 主 要要描 述述QQQS g 0 0 0 FM E

35、 AAAQ S g 0 0 0 FM E A 手 册册特特特美特国汽通车用及汽克车莱， 福斯斯福 是车 美，福国 特的 三汽 大车 汽及 车克 厂莱 斯( 美勒国汽用车汽汽)供供供供供应 商 都 限 期 建 立 符 合 这 一 要要勒勒勒勒汽 车车制 订 的 质 量 体 系 要 求 ，所 有 直 接接求求求求求的 质 量 体 系 ， 并 通 过 认 证证SSSA EJ 173999潜 在 故 障 影 响 分 析析国 际 汽 车 工 程 协协由 通 用 汽 车 、福 特 汽 车 及 克 莱 斯斯会会会会会勒 汽 车 等 公 司 提 出 的 试 用 汽 车车供供供供供应 商 的 FM EA 工 程

36、 解 释 和 指 南南11150 /T S 169 4 99915 0 / T S 16 9 4 9 技 术 规规 国 际 汽 车 特 别 工工工S O/ TS1 694 9 规 范 符 合 全 球 汽汽 范范范范作 组 ( IA T F )车 行 业 中 现 用 的 汽 车 质 量 体 系系要要要要要求 ， 规 定 了 F M EA 的 工 作 要 求求SSSA E A I又P 5 5 8 000模 式 、 影 响 和 危 险 性性 国 际 汽 车 工 程 协协结 合 了 汽 车 行 业 标 准 和和分分分析 程 序序会会M 工L一ST D一16 29 ，适 用 于 汽 车 和 国国防防防防

37、防业业1 . 2 . 3国 内应 用 现 状 与 研 究2 0 世 纪 6 0 年 代 ，我 国 也 开 始 重 视 可 靠 性 技 术 ，FM EA 等 技 术 方 法 被 引 进 到 国 内 。 在 80 年 代 初 期 ，随 着 可 靠 性 工 作 的 普 及 ，可 靠 性 技 术 在 工 程 领 域 得 到 了 广 泛 应 用 。 我 国从 事 产 品 设 计 、试 验 、管 理 和 维 修 的 各 种 专 业 人 员 也 逐 渐 地 接 受 了FM EA 的 概 念 和 方 法 。并 在 逐 步 被 引 入 到 其 他 各 个 领 域 当 中 。F M EA 技 术 的相 关 内 容

38、 也 被 添 加 到 我 国 的 国 标 和 国 军 标 当 中 ，如 国 标 G B8 2 6一8 7 系 统 可 靠 性 分 析 技 术 失 效 模 式 和 效 应 分 析 (FM E A) 程 序 ， 国 军 标 GJ B 4 5 O 一8 8 装 备 研 制 和 生 产 的 可 靠 性 通 用 纲 领 ， 国 军 标 G J B1 3 9 1一92 故 障 模 式 、 影 响 及 危 害 性 分 析 程 序 等 们。 由 于 F M EA 在 分 析 潜 在 故 障 模 式 方 面 ，考 虑 细 致 周 密 ，作 用 显 著 ，目前 己广 泛 地 应 用 到 兵 器 、 航 空 、航

39、天 、汽 车 、 电 力 、 建 筑 、机 械 制 造 、 电 子 、家 用 电 器 、 医 疗 器 械 、软 件 等 工 业 领 域 行 业 。FM E A 方 法 均 获 得 了 一 定 程 度 的 普 及 ，为 保 证 产 品 的 可 靠 性 发 挥 了重 要 作 用 。该 方 法 经 过 长 期 的 发 展 与 完 善 ，成 为 在 系 统 的 研制 中 必 须 完 成 的 一 项 可 靠 性 分 析 工 作 。第 一 章 绪 论FM EA 在 制 造 业 中 运 用 最 广 泛 ，可 在 设 计 阶 段 进 行 故 障 模 式 与 影 响 分 析 ，也 可 在 制 造 过 程 中 进

40、 行 故 障 模 式 与 影 响 分 析 。例 如 ，钟 文 莉 通 过 多 方 论 证 变 速 箱 产 品 运 用 FM EA 技 术 进 行 设 计 改 进 分 析 。阐 明 了F M EA 对 于 企 业 的 必 要 性 和 重 要 性 5; 段 潇 运 用 设 计 FM EA ，对 活 塞 环 的 设 计 进 行 FM EA 分 析 ，成 功 地 解 决 了 实 际 开 发 过 程 中 遇 到 的 早 期 机 油 消 耗 过 快 的 问 题 ， 并 对 在 我 国 摩 托 车 、 汽 车 制 造 业 中 应 用 FM EA 提 出 了 一 些 建 议 6，; 裴 建 平 介 绍 了FM

41、 EA 在 生 产 技 术 改 造 方 面 的 应 用 ， 并 通 过 实 例 进 行 分 析 7; 林 叶 将 过 程 FM EA 运 用 于 实 际 生 产 中 ，消 除 产 品潜 在 的 故 障 原 因 ，提 高 产 品 质 量 。 结 合 4T 6 5E 总 成 装 配 线 ，应 用 防 错 装 置 预 防 差 错 出 现 ， 进 行 现 场 生 产 合 理 的 质 量 控 制 ，取 得 不 错 的 效 果 【川; 李 玉 龙 介 绍 了在 电脑 机 箱 制 造 中 的 FM EA 应 用 :刘; 朱 国 锋 等 运 用 设 计 F M EA 对 潜 艇 结 构 作 了初 步 研 究

42、。; 曾 永 芬 对 故 障 模 式 及 影 响 分 析 、故 障 树 分 析 法 进 行 了 介 绍 ，阐 述 了 FM EA 对 产 品 的 可 靠 性 评 价 的 重 要 意 义 ”; 纪 嘉 明 介 绍 了机 械 制 造 工 艺 过 程 FM EA 的 概 念 及 基 本 应 用 原 则 ，并 以 水 泵 泵 轴 的 热 处 理 为 例 进 行 分 析 2。在 非 制 造 业 ，FM E A 也 广 泛 运 用 。例 如 ，奚 立 峰 ，徐 刚 把 故 障 模 式 及 影 响 分 析 (FM EA ) 作 为 过 程 管 理 的 一 种 工 具 提 出来 ，并 通 过 一 个 实 例

43、具 体 介 绍 了在 过 程 管 理 中 使 用 FM EA 的 步 骤 3J; 罗 光 志 将 FM EA 的 技 术 应 用 于 人 力 资源 领 域 ，用 来 事 先 评 估 项 目的 人 力 资 源 故 障 模 式 ， 以评 定 其 对 整 个 项 目的 影 响 ，并 列 出 改 善 顺 序 ，试 着 研 究 一 套 适 用 于 项 目的 FM EA 管 理 技 术 流 程 ; 李 陆 雯 ，张 洁 ，桂 海 燕 利 用 FM E A 分 析 方 法 列 举 了 高 成 本 企 业 从 低 成 本 供 应 商 采 购 零 部 件 的 潜 在 风 险 ，识 别 潜 在 风 险 的 分 析

44、 、评 价 过 程 和 方 法 ，以 便 控 制 低 成 本 采 购 的 风 险 或 采 取 相 应 的 风 险 应 对 措 施 L5，; 杨 德 英 阐 述 如 何 在 流 程 策 划 阶 段 引 入 FM EA 来 有 效 降低 流 程 风 险 6; 谷 宏 强 、刘 飞 、郭 利 在 电 路 设 计 故 障 仿 真 中 提 出 了 采 用 F M E A 分 析 技 术 ，对 故 障 进 行 分 析 ，获 取 发 生 故 障 概 率 较 高 、对 系 统 危 害 程 度 较 大 的 故 障 模 式 ，并 可 相 应 得 到 对 该 故 障 模 式 影 响 较 大 的 元 件 ，这 样 可

45、 以进 行 有 针 对 性 的 仿 真 ，减 少 仿 真 设 置 故 障 的 次 数 和 仿 真 工 作 量 ”，; 鲍 秀 峰 通 过 在 一 种 厚 膜 集 成 电 路 设 计 中 的 实 际 应 用 ，指 出 了 FM E A 在 提 高 产 品 可 靠 性 方 面 所 发 挥 的 重 要 作 用 川。虽 然 人 们 对 于 故 障 模 式 及 影 响 分 析 在 制 造 业 和 非 制 造 业 运 用 都 较 为 广 泛 ，且 取 得 了一 些 很 好 的 成 果 ，关 于 F M EA 运 用 在 半 导 体 行 业 的 文 献 主 要 集 中 在 设 计 、封 装 测 试 方 面

46、，而 且 为 数 不 多 。在 半 导 体 工 艺 整 合 项 目管 理 中 的 应 用 研 究 更 少 ，这 也 正 是 本 文 所 要 讨 论 的 课 题 原 因 之 一 。第 一 章 绪 论. 3 论 文 的 内容 与 框 架本 章 通 过 对 半 导 体 行 业 背 景 的介 绍 ，引 出 了 产 品 的 开 发 周 期 ，产 品 的 生 产 成 本 ， 产 品 的 产 出 质 量 ， 这 三 个 影 响行 业 竞 争 力 的 因 素 。 运 用 FM E A 方 法 在 半 导 体 工 艺 整 合 项 目风 险 管 理 ，可 以 规 避 开 发 过 程 中潜 在 的 风 险 ，从 而

47、 提 高 改 善 这 三 个 影 响 因 素 来 提 高 行 业 竞 争 力 。 并 通 过 FM EA 的 起 源 、 国 内 外 的 现 状 与 研 究 进 行 了 综 述 。基 于 以上 研 究 内 容 ， 本 文 框 架 如 下 :第 一 章 ，绪 论 : 本 章 是 对 论 文 进 行 总 体 纲 要 的 介 绍 。通 过 行 业 背 景 介 绍 ，FM EA 文 献 综 述 ， 确 定 了 研 究 主 题 。第 二 章 ， F M EA 基 本 理 论 及 其 应 用 : F M E A 理 论 剖 析 ， 着 重 介 绍 FM EA 的 概 念 、 定 义 、 目 的 、 分 类

48、 、 执 行 步 骤 等 详 细 内 容 。 并 对 FM EA 常 用 的 几 种 分 析 与 评 价 工 具 进 行 介 绍 。 为 论 文 的 实 例 分 析 提 供 理 论 依 据 。第 三 章 ， F M EA 在 工 艺 整 合 项 目管 理 中 的 应 用 : FM EA 的 可 行 性 分 析 ， 从 半 导 体 工 艺 整 合 项 目管 理 中 的 项 目风 险 管 理 的 基 本 理 论 出 发 ， 结 合 第 二 章 的 FM E A 基 本 理 论 ，对 于 半 导 体 工 艺 整 合 项 目风 险 管 理 中 实 施 F M E A 的 可 行 性 进 行 分 析 研

49、 究 。第 四 章 ，FM EA 应 用 实 例 分 析 : 分 别 就 量 产 工 艺 平 台 新 产 品 导 入 和 新 工 艺 平 台 的 新 产 品 开 发 过 程 进 行 了 F M EA 应 用 实 例 进 行 分 析 研 究 。 具 体 内 容 包 括 : 组 建 FM EA 团 队 ，F M E A 培 训 与 引 入 ，应 用 F M EA 在 产 品 导 入 和 开 发 过 程 中 及 早 发 现 潜 在 故 障 模 式 ，分 析 对 策 加 以 消 除 ，从 而 缩 短 产 品 评 价 周 期 ，降 低 产 品 生 产 成 本 ，增 强 量 产 性 ，提 高 客 户 的

50、满 意 度 。第 五 章 ， 研 究 成 果 与 展 望 : 针 对 FM E A 实 施 效 果 ，进 行 总 结 和 效 益 分 析 ， 其中 包 括 直 接 效 益 与 间 接 效 益 两 部 分 。 最 后 对 于 F M EA 在 半 导 体 工 艺 整 合 项 目风 险管 理 中 的 展 望 。本 文 研 究 思 路 框 架 如 图 1.吐所 示 :FMFFEA理 论分析析n 正周应用 于工艺 整合项 目风 险 管理 中的 实例分 析二硷匆图 1.4论 文 框 架第 二 章 FME A 基 本 理 论 及 其 应 用第 二 章日压A 基 本 理 论 及 其 应 用FM EA 技 术

51、 经 过 了 半 个 多 世 纪 的 发 展 ，己经 逐 渐 演 变 为 一 种 有 效 的 质 量 可 靠 性 工 具 ，被 应 用 于 各 个 领 域 。本 章 将 着 重 介 绍 FM EA 的 概 念 定 义 、应 用 目的 、方 法 分 类 、执 行 步 骤 等 详 细 内 容 ，对 F M E A 进 行 理 论 剖 析 。并 对 F M EA 常 用 的 几 种 分 析 与 评 价 工 具 进 行 介 绍 。2 . 1 F ME A 基 本 理 论2 . 1 . 1 FME A 概 念 定 义FM EA ( F a i lu r e M o d e an d E f f e e

52、t s A n a ly s is ) 翻 译 过 来 就 是 故 障 模 式 与 影 响 分 析 ，要 确 切 地 理 解 F M EA 的 含 义 ，还 应 该 在 前 面 增 加 一 个 “P ot e n 七ial ( 潜 在 ) ”， 即潜 在 故 障 模 式 与 影 响 分 析 。可 见 FM EA 是 一 种 防 患 于 未 然 的方 法 ，即 在 产 品 交 付 用 户 之 前 ，帮 助 我 们 定 义 、识 别 、区 分 和 消 除 己知 的 和 潜 在 的 系 统 、设 计 或 制 造 过 程 中 的 故 障 ，其 目标 是 消 除 故 障 模 式 或 降 低 它 们 的

53、风 险 并 为 设 计 或 过 程 提 供 了一 个 交 叉 的 功 能 评 价 平 台 。实 际 上 ，FM EA 是 FM A (故 障 模 式 分 析 ) 和 F EA (故 障 影响 分 析 ) 的 组 合 。F M EA 是 一 种 定 性 分 析 方 法 ，在 系 统 设 计 过 程 中 ，分 析 系 统 各 组 成 单 元 潜 在 的 各 种 故 障 模 式 及 其 对 系 统 功 能 影 响 的 严 重 程 度 ，提 出预 防 措 施 和 改 进 计 划 ，是 一 种 提 升 可 靠 性 的 方 法 。从 系 统 结 构 的 最 低 级 开 始 ，采 用 “自下 而 上 ” 的

54、 逻 辑 归 纳 法 ，通 过 了解 每 个 功 能 单 元 故 障 模 式 ，跟 踪 到 系 统 级 ，从 而 了 解 每 个 单 元 故 障 模 式 对 系 统 功 能 的 影 响 。其 目 的 就 是 通 过 分 析 影 响 系 统 功 能 的 关 键 性 零 部 件 的 故 障 情 况 ，找 出 所 有 潜 在 的 故 障 模 式 ，以便 采 取 改 进 措 施 ，来 提 高 产 品 的 质 量 和 可 靠 性 ， 从 而 提 升 客 户 满 意 度 的 一 种 系 统 化 活 动 。F M EA 是 一 种 可 靠 性 保 障 技 术 ，能 够 较 为 准 确 地 描 述 系 统 与

55、 组 成 系 统 的 各 功 能 单 元 之 间 的 逻 辑 关 系 ，并 判 断 功 能 单 元 的 故 障 对 系 统 产 生 的 影 响 程 度 ，使 得 这 些 在 过 去 必 须 依 靠 人 们 的 文 化 知 识 、经 验 、能 力 等 才 能 完 成 的 工 作 在 一 定 程 度 上 降 低 了对 人 为 因 素 的 依 赖 性 。FM EA 是 一 组 系 列 化 的 活 动 ，也 可 以 作 为 一 种 解 决 问 题 的 工 具 。这 种 工 具 是 以 团 队 为 基 础 的 、用 来 帮 助 用 户 识 别 、消 除 或 减 少 潜 在 风 险 。FM E A 即 可

56、 以 作 为 其 他 综 合 质 量 评 价 体 系 的 一 部 分 ，也 可 以作 为 独 立 的 工 具 使 用 ，独 立 解 决 产 品 实 现 过 程 中 存 在 的 问 题 。 9，z第 二 章 凡压A 基 本 理 论 及 其 应 用2 . 1 . 2 FME A 应 用 目的在 产 品 实 现 过 程 中 ，防 止 与 消 除 故 障 通 常 需 要 三 个 阶 段 : 预 防 与 消 除 故 障 起 因 、寻 找 并 检 测 故 障 原 因 、减 少 故 障 所 带 来 的 影 响 。FM EA 正 是 帮 助 我 们 从 预 防 阶 段 便 将 故 障 消 除 的 方 法 ，FM EA 作 为 一 种 事 先 的 行 动 ，完 全 摈 弃 了 事 后 控 制 的 缺 点 。 FM EA 必 须 在 故 障 模 式 被 引 入 产 品 之 前 进 行 ，通 过 风 险 评 估 与 计 算 减 少 或 消 除 潜 在 的 故 障 模 式 ， 使 产 品 效 益 最 大 化 。应 用 FM E A 是 为 了 降 低 故 障 的 风 险 ，满 足 客 户 要 求 ，提 高 市 场 竞 争 力 。根 据 实际 情