Nullfehler-Offensive für Bauelemente: „Robustness Validation“

Als im Juli 2004 der Startschuss für das Projekt „Robustness Validation“ fiel, waren die Erwartungen nicht sehr hochgeschraubt. Doch das Gegenteil ist nun der Fall: Unter Führung von ZVEI und SAE sowie unter der Mitwirkung von OEMs ist dieses Qualitäts-Konzept für eine Nullfehler-Strategie sehr schnell und erfolgreich definiert geworden. Jetzt liegt bereits der Leitfaden in englischer Sprache vor, so dass die praktische Umsetzung auf breiter Basis beginnen kann.

Als im Juli 2004 der Startschuss für das Projekt „Robustness Validation“ fiel, waren die Erwartungen nicht sehr hochgeschraubt. Doch das Gegenteil ist nun der Fall: Unter Führung von ZVEI und SAE sowie unter der Mitwirkung von OEMs ist dieses Qualitäts-Konzept für eine Nullfehler-Strategie sehr schnell und erfolgreich definiert geworden. Jetzt liegt bereits der Leitfaden in englischer Sprache vor, so dass die praktische Umsetzung auf breiter Basis beginnen kann.

Als im Juli 2004 der Startschuss für das Projekt „Robustness Validation“ fiel, waren die Erwartungen nicht sehr hochgeschraubt. Doch das Gegenteil ist nun der Fall: Unter Führung von ZVEI und SAE sowie unter der Mitwirkung von OEMs ist dieses Qualitäts-Konzept für eine Nullfehler-Strategie sehr schnell und erfolgreich definiert geworden. Jetzt liegt bereits der Leitfaden in englischer Sprache vor, so dass die praktische Umsetzung auf breiter Basis beginnen kann.

Bisher bestand die Aufgabe der Halbleiterqualifikation darin, zu einem definierten Zeitpunkt die Qualität und Zuverlässigkeit eines Halbleiterbausteins durch eine Prüfanweisung nachzuweisen. Die Halbleiterqualifikation galt als bestanden, wenn die Prüfanweisung fehlerfrei durchlaufen wurde. In diesen Ablauf nicht eingebunden waren die Nullfehler-Ziele für die Halbleiter-Serienproduktion. Sie wurden unabhängig von der Halbleiter-qualifikation im Design, dem Halbleiterherstellprozess sowie dem Testen durch singuläre Maßnahmen verfolgt. Eine Antwort auf die Frage „Wie zuverlässig ist eine Aussage über die Zuverlässigkeit?“ ist mit diesem Verfahren freilich nicht möglich.

Genau hier setzt nun das Konzept „Robustness Validation“ an (die Elektronik automotive berichtete ausführlich darüber in der Ausgabe 6/2006, Sei-
te 76ff.). Immerhin erfordert es von allen Beteiligten ein gründliches Umdenken, und wer sich nicht daran orientiert, läuft Gefahr, seinen Lieferantenstatus zu verlieren. Zwar wird der Übergang auf dieses neue Verfahren nicht abrupt erfolgen, sondern die Einführung wird in Pilotprojekten stattfinden. Aber dennoch stellt „Robust-
ness Validation“ für das Arbeitskreis-Mitglied Dr.-Ing. Ole Mende der Audi AG durchaus eine „sanfte Revolution“ dar, die sich wiederfindet in der Kernbotschaft: „Erkenne die Grenzen Deines Halbleiterbauelements durch Belastung bis zum Ausfall und lerne schnell!“

Natürlich muss der endgültige Praxis-Beweis für die Richtigkeit dieses Konzepts erst noch erbracht werden. Auch ist der Absolutwert von 0 PPM physikalisch nicht möglich, entscheidend ist die asymptotische Annäherung an das Nullfehler-Ziel. Aber die Vorteile, die sich dadurch insgesamt ergeben können, liegen klar auf der Hand. So sorgt „Robustness Validation“ dafür, dass Grenzbereiche frühzeitig erkannt werden können. Die dabei ermittelten Daten und Ergebnisse lassen sich für den nachfolgenden Entwicklungsprozess verwenden. Damit wird sich der Aufwand für den Produktentstehungsprozess in Richtung „Frontloading“ verschieben, was letztlich dazu führen kann, dass die Gesamt-Produktkosten niedriger werden. Außerdem gewinnen Auto- und Halbleiterhersteller ein höheres Maß an Sicherheit über die Robustheit der Bauelemente. „Beispielsweise haben bereits jetzt schon bestimmte Ergebnisse Eingang gefunden in Chipdesign-Tools von Cadence und Mentor Graphics und diese verbessert“, berichtet Dr. Andreas Preussger, Direktor Qualitätsmanagement bei Infineon. Für Helmut Keller, Vorsitzender des Arbeitskreises, ist „Robustness Validation“ sogar die Voraussetzung für die Einführung neuer Technologien.

Ausgangspunkt für die Einführung von „Robustness Validation“ ist ein sog. „Mission Profile“ mit dem Auto als Hüllkurve. Darin sind alle Leistungsdaten eines Fahrzeuges festgelegt, die herunter gebrochen werden bis auf das Bauteil und dessen Sperrschicht-Temperatur. Diese „Mission Profiles“ sind Bestandteil des Lastenheftes und werden über die Tier-1-Zulieferer an die Halbleiterhersteller weitergereicht. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise bei der neuen C-Klasse in Teilen bereits verwirklicht, was auch beim neuen A4 der Fall sein wird. Alle ermittelten Ergebnisse hinsichtlich der Halbleiter werden in Form einer „Knowledge Matrix“ ins Internet gestellt und ständig ergänzt. Für die Einarbeitung der Anwender sind bereits entsprechende Trainings- und Schulungsmaßnahmen beim ZVEI, VDA und SAE geplant. Außerdem sind Vorträge beim Autoelektronik-Symposium in Ludwigsburg (Juli) und beim Kfz-Elektronik-Kongress in Baden-Baden (Oktober) vorgesehen. Schließlich hat sich in der Zwischenzeit außer für Bauelemente auch ein Arbeitskreis für Steuergeräte etabliert. kla