航空电子过程管理 航空航天合格电子元件（AQEC）第1部分：集成电路和分立半导体 征求意见稿

1GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:2016航空电子过程管理航空航天合格电子元件(AQEC)第1部分:集成电路和分立半导体本文件规定了被指定为“航空航天合格电子元件(AQEC)”的集成电路和分立半导体的最低要求。本文件适用于具有以下特性的集成电路和分立半导体：a)由部件制造商提供的一套最低要求或信息，允许制造商将标准COSTS组件指定为AQEC；b)至少，每个COTS组件（指定AQEC）按照组件制造商对标准数据手册组件的要求进行设计、制造、组装和测试；c)被指定为AQEC的COTS组件的资质和质量体系宜包括制造商的标准、操作规程和技术规范。应在提出要求时提供这一信息；d)在制造商满足AQEC要求之前制造的部件，如使用相同的工艺，也被认为符合AQEC要求；e)指定为AQEC（将支持AQEC客户）的设备的其他属性见附录B。通过AEC-Q100标准的0级到3级的零件被认为是AQEC。对于适用于0℃至+70℃温度范围的应用，4级也被视为AQEC。客户应根据IECTS62239-1提供文件，证明所使用的等级类别符合应用要求。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IECTS62239-1航空电子过程管理-管理计划-第1部分：电子元器件管理计划的准备和维护（Processmanagementforavionics–Managementplan–Part1:Preparationandmaintenanceofanelectroniccomponentsmanagementplan）ISO9001质量管理体系要求(Qualitymanagementsystems–Requirements)J-STD-048产品停产通知标准（NotificationStandardforProductDiscontinuance）3术语、定义和缩略语3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1.1AQEC规范由制造商或为其准备的描述AQEC产品的文件。也可能是更大的文档系统中一个明确的项目。可以单独申请与2GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:20163.1.2AQEC计划由计划所有者编写的文件(见3.1.10)，该文件清楚、简洁和明确地记录了计划所有者为满足本文件的要求而使用的过程。3.1.3评价评估计划所有者的AQEC计划，以确定其是否符合本文件。3.1.4微电路集成电路所有或部分电路元件是不可分离的连接和电连接(在一个或多个基板上，在一个独特的不可分割的封装中)、具有高电路元件密度的器件。基于其结构和商用，被认为是不可分割的。3.1.5半导体分立半导体器件指定用于执行基本功能的半导体器件，其本身不能被分割成独立的功能部件(例如二极管、晶体管、光电耦合器、发光二极管和相关产品)。3.1.6元器件部件本文件所用的微电路、集成电路、半导体或分立半导体。3.1.7客户用户设计人员采购符合本文件的集成电路和/或半导体器件并将其用于设计、生产和维护系统的原始设备制造商（OEM）。3.1.8客户群体3GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:2016可共同行动以解决与本文件有关的问题的客户团体。3.1.9数据表由制造商编写的描述元器件的电气、机械和环境特性的文档。3.1.10制造商计划所有者可能被指定为AQEC的集成电路、微电路或其他半导体器件的生厂商。3.1.11供货商元器件经销商。3.1.12第三方指定代表客户群体行事的一方。3.1.13引出端元器件中用电气或者机械连接到下一级装配的结构。3.1.14组成部件的形状、尺寸和排列，存在或表现出的形式，或物品的材料构成形式。3.1.15适合合格和称职。3.1.16功能在不降低可靠性的前提下，按照产品设计的规格进行工作。4GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:20163.2缩略语下列缩略语适用于本文件。AQEC——航空航天合格电子元件（Aerospacequalifiedelectroniccomponent）BiCMOS——双极CMOS（BipolarCMOS）BPSG——硼磷硅酸盐玻璃（Borophosphosilicateglass）COTS——商品货架产品（Commercialofftheshelf）CMOS——互补金属氧化物半导体（Complementarymetaloxidesemiconductor）DDR——双倍速率（Doubledatarate）DRAM——动态随机存取存储器（Dynamicrandomaccessmemory）DSCC——哥伦布国防供应中(DefencesupplycentreColumbus)DSIAC——国防系统信息分析中心（Defensesystemsinformationanalysiscenter）ECMP——电子元器件管理计划（Electroniccomponentmanagementplan）FFF——组成、适合与功能（Form,fitandfunction）FIT——失效率（Failuresintime）FPGA——现场可编程门阵列（Fieldprogrammablegatearray）GIDEP——政府工业数据交换计划（Governmentindustrydataexchangeprogram）HAST——高加速应力试验（Highlyacceleratedstresstest）HCI——热载流子注入（Hotcarrierinjection）HTOL——高温工作寿命（Hightemperatureoperatinglife）LED——发光二极管（Lightemittingdiode）LTB——最后购买时间（Lasttimebuy）MCU——微控制器（Multiplecellupset）MRAM——磁阻随机存取存储器（Magnetoresistiverandomaccessmemory）NAND——与非（NegationAND）NBTI——负偏压温度不稳定性（NegativebiastemperatureInstability）NOR——或非（NegationOR）PBTI——正偏压温度不稳定性（Positivebiastemperatureinstability）PCN——产品变更通知（Productchangenotification）SDRAM——同步动态随机存取存储器（Synchronousdynamicrandomaccessmemory）SEE——单粒子效应（Singleeventeffect）SEU——单粒子翻转（Singleeventupset）SER——软错误率（Softerrorrate）SEL——单粒子闩锁（Singleeventlatch）SEFI——单粒子功能中断（Singleeventfunctionalinterrupt）SRAM——静态随机存取存储器（Staticrandomaccessmemory）SOS——蓝宝石硅（Silicononsapphire）TDDB——与时间相关的电介质击穿（Timedependantdielectricbreakdown）THB——温湿度偏差（Temperaturehumiditybias）VID——供应商项目图（由DSCC控制和发布）（Vendoritemdrawing）4技术要求4.1AQEC计划AQEC制造商应记录用于确保符合下列要求的过程，并将其纳入AQEC计划。这些要求确定了制造商5GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:2016的COTS转为AQEC所需的附加过程、文件和程序。该计划包括但不限于识别AQEC与COTS部件不同的数据表参数和/或条件。应查明这些差异，并应要求提供数据。4.2AQEC规范4.2.1概述对于航空电子设备客户，AQEC制造商提供的信息通常将按照客户电子部件管理计划（见IECTS62239-1）使用和保留。4.2.2AQEC数据表AQEC制造商应提供包括操作特性和物理特性的数据表，并持续修订。任何针对应用的已知环境限制都应被识别出（见)。本文件应规定给定部件号的组成、适合性和功能。未经适当通知，不得改变此基准（见4.7）。鼓励使用唯一出版或发行的AQEC数据表。至少，AQEC制造商应单独或按类别记录：a)功能工作温度范围；b)在工作温度范围内定义的性能（机械和电气）；c)最高贮存温度；d)最高工作结温或工作外壳温度；e)规定的引线材料、基板和引出端；f)封装外形图；g)适用的COTS数据表（或AQEC唯一数据表，如适用），名称和其他参考数据（如适用）。4.2.3材料对于本文件所涵盖的每个AQEC，制造商应根据要求提供描述部件材料含量的信息。附录A描述了AQEC的典型材料含量。被AQEC制造商认为是专有的且不是危害的材料可不公开披露。4.2.4AQEC可见度每份数据表应声明部件符合AQEC规范要求（首选），或者零件制造商可选择在其网站上列出所有AQEC部件号，或在其他符合要求的部件类别的描述中包含AQEC参考信息。4.2.5AQEC预期寿命用于特征尺寸为90nm及以下的高度复杂硅基技术元器件，包括SRAMs、DRAMs(SDRAMS、DDR系列）、闪存（NOR逻辑门、NAND逻辑门、MRAMS、微处理器、FPGA)，AQEC制造商应识别特定AQEC在特定应用环境（见）中的极限磨损失效机理。AQEC制造商应使用通过同行评审出版物或在行业标准和出版物中描述加速模型和失效率的评价和报告方法。此信息应在网站、数据表、备选数据库上提供，或应要求提供。注1：与芯片可靠性相关的磨损失效机理包括电迁移、栅极氧化层击穿(TDDB)、正偏压温度不稳定性(PBTI)和负偏注3：可以提供帮助的行业标准和出版物包括:JESD94、JEP122、JP001、JESD47、JESD91、DSIAC（原RIAC）出版AQEC制造商应建立寿命极限磨损失效模式的可靠性模型，以预测在给定寿命节点和使用环境下该AQEC的失效率。4.2.6器件技术不同的技术（如双极性和双极CMOS；体硅CMOS和CMOS/SOS）不应在同一零件号下提供。4.2.7SEE数据航空电子设备随高度增加将受到电离辐射。在海拔40000英尺（12,2公里）处，辐射通量大约是6GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:2016海平面大气辐射通量的300倍。对于几何特征尺寸为亚微米的器件，引起大气辐射单粒子效应(SEE)的主要原因是高能中子和热中子（见IEC62396-1）。当使用小几何特征尺寸器件时，通常小于1μm，设计者需要以下信息来评估元器件的SEE。a)高能中子(>10MeV）测量的单粒子翻转截面(SEU)或地面测量的软误差率(SER)。b)高能中子(>10MeV）或地面测量的多单元翻转(MCU)截面。c)对于存储器件，单个字中的比特在器件中的存储方式，如连续或非连续。d)任何硬SEE的横截面，例如，单粒子闩锁(SEL)、单粒子功能中断(SEFI)或比特粘连。e)热中子灵敏度和热中子SEE截面。如果制造商使用硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)作为钝化层，并且它含有硼-10或天然硼（硼-10含量为20%)，则需要声明。4.2.8引出端作为AECQ项目的部件，每个独立的部件号只能提供一种类型的引出端。当单个引脚或者焊球成分发生变化时，至少应当给出产品变更通知，包括日期、实施的批次号。优先使用新分配的部件号。4.2.9第三方部件号在适用的情况下，数据表应说明AQEC制造商的部件号（首选）的第三方部件号（如DSCCVID）。作为选择，AQEC制造商可在其网站上列出这些数据，或者提供第三方信息链接。4.3AQEC性能4.3.1性能通则制造商应具有文件化的过程，在发行的数据表中能识别和验证AQEC或者元器件在所有环境条件下的性能。其他性能信息商用和军用飞机中遇到的环境条件有时超出了半导体行业通常应用的条件。同时，应用的功能需求也要求性能越来越好的元器件与应用兼容。注：经验表明，部件制造商通常有足够的信息来确定当特定部件被应用时是否为了最大限度地减少不断的信息需求对制造商的干扰，AQEC规范将AQEC应用进行分组并定义了多个工作环境。如果特定的应用不符合这些类别之一，建议制造商提供更多信息。温度范围:-40℃~+85℃外壳/环境；在温度:23℃和85℃下，失效率与时间的关系；大气中子单粒子翻转率：翻转率和资料基础见4.2.7；预期磨损:23℃和85℃为计算预期磨损寿命的条件。环境2：温度范围:-40℃~+100℃外壳/环境；在温度为23℃和100℃时，失效率与时间的关系；大气中子单粒子翻转率：翻转率和资料基础见4.2.7；预期磨损:23℃和100℃为计算预期磨损寿命的条件。环境3：温度范围:-55℃~+125℃外壳/环境；在23℃和125℃温度下，失效率与时间的关系；大气中子单粒子翻转率：翻转率和资料基础见4.2.7；7GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:2016预期磨损:23℃和105℃为计算预期磨损寿命的条件。环境4：温度范围:-40℃~+125℃外壳/环境；在23℃和125℃温度下，失效率与时间的关系；大气中子单粒子翻转率：翻转率和资料基础见4.2.7；预期磨损:23℃和125℃为计算预期磨损寿命的条件。4.3.2功能参数制造商必须有文件化的程序，以确定并公布数据表或限制（以更严格者为准）范围内给定AQEC的功能参数。4.3.3已知限制制造商应有文件化的程序，以确定并公布数据表或限制（以更严格者为准）范围内任何已知AQEC限制。4.4质量体系认证AQEC制造商（及其适用的分销商）至少应通过ISO9001认证。强烈鼓励对AS/EN/JISQ9100和/或ISOTS16949和/或IECTS62686-1和/或STACKS/0001进行额外的认证，但不是必需的。4.5部件鉴定和再鉴定制造商的文件化程序应确保AQEC部件合格，以满足数据表中规定环境的要求（见)。可接受的鉴定过程包括:AEC-Q100、AEC-Q101、JESD47、IECTS62686-1或STACKS/0001。最初的产品鉴定试验应包括温度循环、水分（HAST或THB）和寿命试验。表面贴装器件需要预处理以模拟其组装。同一系列的类似部件（如AEC-Q100:2014，附录1或AEC-Q101)可以代替实际部件进行测试。对变更后进行再鉴定所施加的应力，应根据公认的工艺变更表，如AEC-Q100:2014，表3、AEC-Q101或JESD47中的变更表，选择变更再鉴定间施加的应力。再鉴定压力测试的结果应满足或超过原始鉴定应力要求。AQEC制造商应根据要求提供初始鉴定数据和任何适当的再鉴定数据。注：JEDEC发布了备用部件鉴定程序（如JESD94)，允许制造商将单个部件鉴定程序与商业客户的实际应用紧密结4.6质量保证与可靠性监控AQEC制造商应有文件控制，以确保指定的AQEC器件特性的稳定性。AQEC制造商还应制定适当的程序，以确保产品的可靠性持续满足或超过初始可靠性性能。这可以通过定期（例如季度）对封装单元进行可靠性应力测试来实现，包括温度循环、HAST和HTOL（如IECTS62686-1和STACKS/0001)。这也可以通过在实时收集的在线测量来实现，如统计过程控制图、探针良率监测、统计箱限值、老化限值等。如果使用在线数据，AQEC制造商应证明并记录该在线数据与产品可靠性的相关性。应提供为确保AQEC持续可靠性而收集的数据。4.7产品变更通知制造商的AQEC计划应记录PCN过程。支持AQEC计划的PCN要求指南可在JESD46（产品变更时生效的修订本）和JESD46:2011的附录A中找到。AQEC制造商应尽可能在PCN过程中参考外部故障和更改控制数据库(如GIDEP)。AQEC制造商应在AQEC最后购买时间里包含部件编号。8GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:20164.8最后购买时间(LTB)通知最后购买时间通知应在PCN系统里提供，以J-STD-048条款为准，从PCN通知日期到最后购买日期的时间至少为12个月。AQEC制造商应在PCN过程中使用相关的外部过时报告数据库(如GIDEP)。AQEC制造商应在AQEC最后购买时间里包含部件编号。4.9过时管理AQEC的生产寿命目标是至少5年，10年以上的优先考虑。对于预期生产寿命小于5年的AQEC，AQEC制造商应提供实际预期生产寿命的估计值。一旦出现新情况，AQEC制造商就应该建议可替代部件，最好是FFF替代品。4.10防伪部件制造商应销毁不合格产品或采取有效措施使其无法使用(见IECTS62668-1)。4.11用户或客户指南航空电子设备用户宜根据元器件管理计划(ECMP，见IECTS62239-1)选择、应用AQEC并对其进行鉴定，监控整个生产过程中的持续质量，检查与制造工艺的兼容性，控制配置管理和相关数据，并控制元器件的可靠性(如报废、可靠性、风险管理等)。宜使用IECTS62239-1第三方认证，也可强制要求。9GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:2016（资料性）AQEC材料含量及结构表材料含量可能因产品技术的不同而不同(例如引线键合与倒装芯片)，见表A1。表A1AQEC材料含量和结构b)芯片掩膜组修订和名称：b)芯片几何特征尺寸技术：c)硼-10或天然硼是芯片中使用的材料之一吗?b)键合引线直径(Mils)：GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:2016d)最终引出线成型和厚度：f)任何有关锡晶须测试的报告的详情或地点：硼-10和天然硼能引起热中子单粒子效应。GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:2016（资料性）附加所需数据附录B的目的是促进AQEC制造商和客户之间更好的沟通，特别是在数据表参数/极限所保证的环境条件方面。本附录的内容绝不是满足本文件接受的必要条件，也无须进行评估。对附加数据的需求通常基于与客户应有有关的性能、环境条件、生产寿命、使用寿命等方面的对话，以及上述环境条件对参数和极限的影响。示例：在商用或军用飞机的设备舱工作的部件的典型环境温度可能在-40这意味着元器件所需的环境温度范围从+80℃~+105℃(上限)到-40℃(下限)。在考虑到目前的商用环境、元器件的技术能力、可获得的现有测试数据和其他相关信息以及任何放宽因素，AQEC制造商可以何地方的温度(上限)，规定该温度并将其测试扩展到极限，以a)功能参数通常在AQEC制造商的数据表上规定(见3.1.9)。从标准COTS元器件到AQEC部件，大多数参数将保持不变；但是，由于预期的更恶劣的工作条件，可能会发生变化。应向AQEC客户强调频率、功率、温度等参数的变化，供其系统设计人员使用。可能的情况是，补偿差异可以提高系统的性能或可靠性，例如，如JEP149中所述。b)AQEC制造商应提供有关参数极限与应用环境条件的任何数据，这些数据对于需要在各种特性（如温度、功率、频率和时间）之间进行权衡，同时仍在制造商建议的工作条件下运行AQEC的客户来说尤为重要。c)路线图信息同样将有助于系统设计者预测未来设备参数的变化和(或)淘汰，并在设计中或在对设计进行修改的未来规划中为它们作出规定。适当的路线图数据包括但不限于：l参数趋势；l设计寿命；l生产寿命；l磨损寿命和条件；l辐射敏感性，特别是大气中子的灵敏度；l产品生命周期状态；l包装趋势；l芯片修改变化。d)最好获得AQEC制造商的芯片和封装相关测试，以便对某些部件的应用进行鉴定。e)在某些应用中，需要AQEC制造商的数据来表征生命周期里环境和工作应力下的可靠性，例如连续的环境测试和温度下的可靠性与时间的关系。f)这里给出的最小稳态寿命失效率（FIT）数据。IECTS62686-1和STACKS/0001的要求可作为最低要求。g)最终完成更改最好使用易于识别的新部件号(与原始的标识不同，而不仅仅是一个新的日期代码)；请参阅IPC/JEDECJ-STD-609、JEITAETR-7021和JEDECJIG101。GB/TXXXX.1—202X/IECTS62564-1:2016参考文献[1]AEC-Q100:2014FailureMechanismsBasedStressQualificationForIntegratedCircuits[2]AEC-Q101FailureMechanismBasedStressTestQualificationForDiscreteSemiconductors[3]AS/EN/JISQ9100Qualitymanagementsystems–RequirementsforAviation,SpaceandDefenseOrganizations[4]DSIAC(formerlyRIAC)PhysicsofFailureBasedHandbookofMicroelectronicsSystems(webpage:https://books.google.fr/books?hl=fr&lr=&id=k38AluHcSvQC&oi=fnd&pg=PR5&dq=riac+physics+of+failure&ots=Q8JWzNO7gj&sig=dfx9ODET16b_u0tqkgpRGA4Vt-M#v=onepage&q=riac%20physics%20of%20failure&f=false)[5]IEC62396-1Processmanagementforavionics–Atmosphericradiationeffects–Part1:Accommodationofatmosphericradiationeffectsviasingleeventeffectswithinavionicselectronicequipment[6]IECTS62686-1Processmanagementforavionics-Electroniccomponentsforaerospace,defenceandhighperformance(ADHP)applications–Part1:Generalrequirementsforhighreliabilityintegratedcircuitsanddiscretesemiconductors[7]ISOTS16949Qualitymanagementsystems–ParticularrequirementsfortheapplicationofISO9001:2008forautomotiveproductionandrelevantservicepartorganizations[8]IPC-1066Marking,SymbolsandLabelsforIdentificationofLead-FreeandOtherReportableMaterialsinLead-FreeAssemb