集成电路设计的质量管理实务

1集成电路设计的质量管理实务2了解质量的真谛与技术集成电路设计的质量管理设计阶段的质量管理制造阶段的质量管理结语目录3戴明︰一种以最经济的手段，制造出市场最有用的制品朱兰︰

一种合用性的费根堡︰绝不是最好的，而是在某种消费条件下的最好石川馨︰

一种能令消费者或使用者满足并且乐意沟通的特质克劳斯比︰让顾客觉得他们得到了超过预期的价值ISO8402(1994)︰产品或服务之整体性特征或特性， 此种特性具有满足特定与潜在的需求掌握质量的技术/品管大师的话4质量就是符合顾客之期望下工程就是顾客成果接受者就是顾客产品质量定义5质量是由习惯来的质量是管理出来的质量是制造出来的质量是检验出来的全面质量创造全面质量管理质量保证质量管制质量检查质量是设计出来的检验部门负责(1920年以前)

全面质量管制质量是管理出来的质量是快速反应者得之全面质量速度制造与工程部门负责(1920年至1940年)品保单位负责(1940年至1950年)品保单位负责(1950年至1980年)高阶管理者负责(1980年至1990年)高阶管理者负责(1990年至2000年)各级领导者负责(2000年以后)质量趋势6A.质量管制开发与维护管制图督导制程能力与稳定性(减少制程变异与评量制程绩效)

B.质量保证故障模式与效应分析(FailureModeandEffectsAnalysis)运用参数设计(ParameterDesign)与允差设计(ToleranceDesign)来达成稳健设计(RobustDesign)。同步工程及设计团队的组成与管理(设计工程、PM、FAE、品保及后段工程皆为project的成员)设计管制及可靠性工程C.质量管理提供领导与支援，营造一个有质量的组织文化，设计能增强质量创意的组织系统质量策略是营运策略/绩效的一环，要有质量改善的规划高质量的员工就有高质量的企业，以人为先，提供员工教育训练与成就感。71.产品质量（QualityofProduct）．研发质量．制造质量2.过程质量（QualityofProcess）．工作质量/作业质量．服务质量3.环境质量（QualityofEnvironment）．心理环境质量．生活质量．硬件环境质量/生态质量4.管理质量（QualityofManagement）．人力质量．决策质量与经营质量质量的内涵8质量环圈P:规划:书面化(质量文件、计划执行文件)D:执行:照着规定作C:检讨/查证:稽核—内部质量稽核 检查—设计审查会议A:改正:矫正措施C:检讨A:改正P:规划D:执行APCDAPCDAPCD9设计阶段的质量管理ISO9000产品开发与设计质量管理TS16949产品开发与设计质量管理产品质量先期规划和管制计划

(APQP(AdvancedProductQualityPlanningandControlPlan))设计失效模式与效应分析(DesignFMEA)可靠性工程实验计划法10ISO9000产品开发与设计质量管理设计和开发规划设计和开发输入设计和开发输出设计和开发审查设计和开发验证设计和开发确认设计和开发变更管制设计阶段的质量管理11第一章计划和定义项目输入输出(作为第二章输入)顾客的声音-市场调查-保修纪录和质量信息-小组经验设计目标业务计划/营销策略可靠度和质量目标产品/过程标竿资料初期材料清单产品/过程假设初期过程流程图产品可靠度研究产品和过程特殊特性的初期清单顾客输入产品保证计划管理者支援产品质量先期规划和管制计划

12第二章量产品设计和开发

由设计责任活动的输出由先期产品质量规划小组的输出设计失效模式及效应分析(DFMEA)新设备,工装和设施要求可制造性和装配设计产品和过程特殊特性设计验证原型控制计划设计审查量具/试验设备要求原型制造小组可行性承诺和管理者支援工程图样(包括数学数据)工程规格材料规格图样和规格的更改产品质量先期规划和管制计划

13第三章过程设计和开发

输出包装标准投产前控制计划产品/过程质量系统审查过程指导书过程流程图测量系统分析计划工厂平面布置图初期过程能力研究计划特性矩阵图包装规格过程失效模式及效应分析(PFMEA)管理者支持产品质量先期规划和管制计划

14第四章产品和过程确认

输出量产测试测量系统评估初期过程能力研究生产件批准生产确认试验包装评估生产控制计划质量规划签核和管理者支持产品质量先期规划和管制计划

15第五章反馈,评鉴和矫正措施输出减少变异顾客满意交货和服务产品质量先期规划和管制计划

16产品企划产品设计下线及工程品试作产品企划书产品规格书芯片设计与布局应用电路板设计电子布局档案符合客户需要的确认测试质量目标可靠性目标软件设计韧体设计工程品试作生产作业质量维护产品确认与量产放行设计集成电路产品开发与设计流程图17产品企划作业程序新产品提案审查新产品开案审查产品企划书产品规格书质量目标可靠性目标产品企划18产品介绍市场环境/竞争力分析市场概况产品趋势潜在客户市场环境分析(公司内部优缺点，外部的机会与威胁)市场竞争力产品企划-产品企划书(I)19产品市场定位及目标市场定位及市场区隔销售量、市场占有率及主要销售客户量产时间原材料成本分析人力成本分析

产品企划-产品企划书(II)20技术力分析产品规格关键定义开发费用评估产品损益分析表风险评估计划主持人与成员产品企划-产品企划书(III)21概述:功能(Function)、特质(Feature)、效能(Performance))

概述产品的基本功能、特质与效能，此效能可包括:

速度、精准性、功率消耗(省电)、电流/电压的控制能力、稳定性…等等。功能说明(MajorFunctionalBlockDescription)BlockDiagramFunctionalDescriptionOperationModeInterfaceDescription产品企划-产品规格书(I)22接脚功能与名称(PinDescription)电气特性(ElectricalCharacteristics)直流特性(D.C.Characteristics)交流特性(A.C.Characteristics)时序图(TimingDiagram)工作环境与条件 工作温度:设计规格要确认工作温度范围，而且要明确定 义是环境温度(Tambient)或是零件表面温度(Tcase)。 一般是定义环境温度， 且商用温度规格是0°C到70°C;

工业温度规格是-40°C到85°C;

军用温度规格是-55°C到125°C。产品企划-产品规格书(II)23工作电压:工作电压的上下限范围与绝对最大电压(AbsoluteMaximumRatingVoltage)都要明确描述。封装的外观尺寸(PackageMechanicalDimension)及容许误差、热电阻系数及电性特性(电阻、电容、电感)。产品企划-产品规格书(III)24产品企划-产品规格书(IV)工作电流输入/输出端的漏电流规格要定义在何种工作电压下。待机(Stand-By)漏电流:若产品的使用与干电池寿命及省电有相关，则待机电流规格应明确定义，工作温度也应说明。工作电流/工作功率(Operation Current/OperationPower)宜明确定义。往上提升(Pull-up)与往下(Pull-down)的电流规格与系统应用的稳定性相关。25SymbolParameterRatingUnitVDDSupplyVoltageRange-0.3to7VVINInputVoltageRange,SE/BTL,SHUDOWN,Mute-0.3toVDD+0.3VTAOperatingAmbientTemperatureRange-40to85℃TJMaximumJunctionTemperature150℃TSTGStorageTemperatureRange-65to150℃TSSolderingTemperature,10seconds260℃VESDElectrostaticDischarge-2000to2000-200to200VPOPowerDissipation1WattAbsoluteMaximumRatings:例如产品企划-产品规格书(V)26建议工作条件(RecommendedOperatingCondition)应用(Application):适用的终端产品种类。订单与正印图信息(OrderingandMarkingInformation):成品包装外观尺寸，例如CarrierTape&ReelDimensions。不同封装型态，例如TQFP与QFN。包装型态(HandlingTape)，例管状(Tube)、卷带(Tape&Reel)。不同工作速度/频率的分类不同工作电压的分类产品企划-产品规格书(VI)27应用电路建议与应用电路板设计建议(Application CircuitandPCBDesignGuide)，尤其要注意外部零件的 电性规格允许误差。设计建议/应用描述(DesignGuide/ApplicationDescription):

对产品的应用/使用方法与对产品的应用的设计技巧做详尽描述，使客户/使用者能够第一次就设计成功与让产品发挥最大功效。ReflowCondition(IR/ConvectionorVPRReflow)产品企划-产品规格书(VII)28若是总质量目标之一是客户的退货率(RMA,ReturnMaterialAnalysis/Authorized)在量产出货三个月内要达成≦300DPPM，则各分项项目可以是ATE程序的错误涵盖率要≧95%，以使得此种涵盖不足造成的质量不良率(模块测试不良率)≦100DPPMATE程序的错误涵盖率要≧95%模块测试失效率≦100DPPM最终测试的检验质量≦100DPPM电性≦50DPPM非电性≦50DPPM模块测试与实际应用的误差率≦50DPPM客户上板/卡的黏着可銲性(Solderability)不良率≦50DPPM

产品企划-质量目标29若长期生命期可靠性目标是:

产品的失效率在5年内为10000DPPM(1%)，也就是200FIT(FailureinTime)。若短期生命期可靠性目标是:早夭期失效率≦500DPPM晶圆缺陷导致的崩应(Burn-In)失效率≦300DPPM封装缺陷导致的前处理(Pre-condition)失效率≦200DPPM封装相关的可靠性目标(PCT,TST,TCT,THT,HTST)非生命期相关的可靠性目标ESD(200V,2KV),Latch-up(200mA,1.5XVmax)产品企划-可靠性目标30产品企划产品设计规格产品设计芯片设计与布局应用电路板设计软件设计韧体设计产品设计最终审查产品设计流程图31芯片验证布局与布局后线路功能模拟/验证架构设计规格逻辑规格与线路规格芯片设计/模拟可测试性设计芯片设计审查芯片布局审查芯片设计与布局审查产品设计最终审查芯片设计与布局流程32功能模拟/验证可测试性设计架构设计规格逻辑设计规格功能描述HDL逻辑合成/验证逻辑闸层模拟/验证芯片设计审查布局布局后线路功能模拟/验证芯片布局审查芯片设计与布局审查产品设计最终审查逻辑设计流程图33可测试性设计芯片布局审查架构设计规格线路设计规格线路设计与模拟芯片设计审查布局芯片设计与布局审查产品设计最终审查线路设计流程图34芯片设计审查芯片设计报告:设计结果应符合设计规格审查作业规范中所要求之规格及产品说明书中所要求之规格芯片设计线路树形图报告设计失效模式与效应分析报告可测试性设计报告

芯片设计与布局审查(I)35芯片布局审查芯片布局图芯片布局验证结果

DRC验证结果报告、LVS验证结果报告、

ERC验证结果报告、LPE比对与验证结果报告芯片布局报告芯片设计与布局审查(II)36芯片设计审查结果芯片布局审查结果产品确认测试项目与规范的确定晶圆制程与特殊特性报告封装制程与特殊特性报告。ATE测试制程与特殊特性报告。质量目标达成性预先评估报告。可靠性目标达成性预先评估报告。芯片设计与布局审查(III)37产品规格书可靠性试验报告电气特性测试/设计确认测试(DVT)报告软件兼容性测试(RegressionCompatibilitytest)报告应用确认测试/系统确认测试(SVT)报告质量目标确认报告热稳定性确认测试报告产品特性分析报告产品确认与量产放行(I)38软件设计放行报告韧体设计放行报告BIOS放行报告驱动程序放行(DriverRelease)工具程序放行(UtilityRelease)设计及开发问题管理与追踪表送样给客户确认作业客户确认报告产品确认与量产放行(II)39工程变更管理模块测试程序放行良率报告矫正行动、预防措施与持续改善作业ATE程序放行ATE硬件放行失效模式与效应分析作业生产与制程管制作业程序PCM-WAT测试项目及规格订定产品确认与量产放行(III)40FMEATable--CircuitDesign41DFMEA-DigitalDesign42制造阶段的质量管理

◆供应商管理

◆内部质量管理43WaferQualityControlEngineeringChart(晶圆品管工程图

)44PackageQualityControlEngineeringChart(封装产品品管工程图

)45

制造阶段A.ISO9000可以涵盖的范围(a)ISO

9000条文/要求

(b)制造实务常需包括的项目有抽样检验与自主检查、检验规格、日常验机在线巡检、统计方法、品管七大手法、QCSTORY

品管工程图（制程管制与质量管制）

机器设备验收

机器设备全面预防保养、机器制程参数管理

实验计划法、程序管理、治具管理

超出管制处理计划(OCAP(Outofcontrolactionplan))

重工作业、Correlation(样品比对)

46B.ISO

9000延伸加强的项目(a)QS

9000(TS

16949)

制程FMEA与设备FMEA

统计过程控制(StatisticalProcessControl)--SPC

生产零组件核准程序(ProductionPartsApprovalProcedure)--PPAP

测量系统分析(MeasurementSystemsAnalysis)---

MSA

(b)8D(8Disciplines)

、MaverickProduct

工程变更/工程实验需求(

ECN/STR)

材料鉴审会议(MaterialReviewBoard)--MRB

制程冻结(ProcessFrozen)、制程放行与产品放行异常管理与停止生产小组活动(品管圈、质量改善小组、--)

可靠性监督工程47供应商管理流程需求新供应商评鉴供应商认可生产制造合约质量保证协议采购退货异常管理稽核考核质量管理制程技术能力认可稽核48制造阶段的质量管理-评鉴◆评鉴质量管理系统评鉴基本的制程技术能