Obsolescence-Management Wie ein Halbleiter zum »Methusalem« wird

Strenge Qualitätskontrollern gehören bei e2V zum Standard.
Strenge Qualitätskontrollern gehören bei e2V zum Standard. Bild: e2V

Wenn ein Prozessor 25 bis 30 Jahre verfügbar ist, dann hat das in der Halbleiterindustrie schon fast Methusalem-Qualitäten. Als »Obsolescence-Dienstleister« für Freescale, Maxim und seit kurzem auch Micron macht e2V genau solche Life-Extensions von Halbleitern möglich.

Rund drei Prozent der weltweiten Produktion von Halbleitern kündigen die Hersteller jeden Monat ab. Das kann Anwender in große Bedrängnis bringen, die diese Komponenten in ihren Modulen oder Systemen einsetzen. »Das Abkündigen von Bauelementen ist vor allem in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Wehrtechnik ein wichtiger Faktor. Doch auch andere Branchen sind betroffen, etwa die Hersteller von Kraftwerken, die Ölförderung, die Eisenbahntechnik und die Fabrikautomatisierung«, weiß Nicola Chantier von e2V. Um hier Abhilfe zu schaffen, hat e2v ein neues Konzepts für das Design, die Produktion und den »Through-Life-Support« von Komponenten entwickelt: das Semiconductor-Lifecycle-Management »SLiM«. »Im Prinzip geht es bei SLiM darum, die Auswirkungen der Bauelemente-Obsoleszenz einzukalkulieren und abzumildern«, beschreibt Chantier. 

Als ersten Partner für sein SLiM Programm gewann e2V seinerzeit den Halbleiter-Hersteller Freescale Semiconductor für die Verlängerung der Lebensdauer der Mikroprozessoren-Reihe »Motorola 68000«. e2v übernimmt demnach das Wafer Banking, damit die Bausteine auch nach Abkündigung durch Freescale zur Verfügung stehen. Sobald Freescale die Fertigung der Prozessoren der Reihe 68020, 68882 und 68C000 einstellt, ergänzt e2v zudem seine Hi-Rel-Produkte um kommerzielle Versionen in Kunststoff- und Keramikgehäusen. »Die Freescale-Produkte werden nach derzeitigem Stand noch mindestens 10 Jahre bei e2v erhältlich sein, die Hi-Rel-Versionen sogar mehr als 25 Jahre«, betont der e2V Manager. Das Lizenzabkommen sieht zudem vor, dass e2v eigene Versionen der Prozessoren der 68000er Familie und der PowerPC-Linie herstellen und vertreiben darf. Das Unternehmen bezieht zu diesem Zweck von Freescale Wafer und Bauelemente, die eigentlich für kommerzielle Anwendungen vorgesehen sind. Diese Komponenten macht e2V mithilfe von Re-Packaging und entsprechenden Tests für einen erweiterten Temperaturbereich tauglich, so dass sie die erhöhten Anforderungen in der Wehrtechnik sowie in Luft- und Raumfahrt erfüllen. Die 68020 Prozessoren kommen zum Beispiel in Flugzeugcomputern zum Einsatz. Dass sich diese Bausteine also nicht so einfach durch ein Re-Design ersetzen lassen, liegt auf der Hand. Hinzu komme, so Chantier, dass diese Prozessoren sehr komplex und schwer zu ersetzen sind.  

Im Rahmen des SLiM-Programms sollen im Idealfall bereits zu Beginn des Entwicklungszyklus von Produkten und Systemen die Auswirkungen berücksichtigt werden, die das Abkündigen von Halbleitern mit sich bringen. »SLiM sieht vor, dass unser Entwicklungsteam vom ersten Tag an mit einem SLiM-Provider zusammenarbeitet, um kritische Bausteine zu ermitteln und deren erweiterte Verfügbarkeit einzuplanen«, so Chantier. Das mag auf den ersten Blick recht simpel erscheinen. Die Umsetzung dieses Konzepts erfordert jedoch ein profundes Know-how, Lagerkapazitäten sowie Equipment zum Montieren und Prüfen von Halbleitern. »Bei den komplexen Freescale-Prozessoren müssen wir zum Beispiel exakt dieselbe Test-Software und -Maschinen wie Freescale nutzen. Zudem müssen Ressourcen vorhanden sein, um Bauelemente nötigenfalls neu zu designen. Die meisten anderen Anbieter auf dem Markt können solche Dienstleistungen nicht anbieten«, stellt Chantier fest. 

Bei Produkten, die bereits in Systemen eingesetzt werden, ist es laut Chantier wichtig, dass der SLiM-Provider eng mit OEMs und Anwendern zusammenarbeitet, um den Life Time Buy Bestand zu überprüfen und die Verfügbarkeit und künftigen Kosten der Komponenten zu ermitteln.

Welche Produkte im Rahmen von SLiM verfügbar sind, hängt vom jeweiligen Hersteller ab. »Grundsätzlich kommt es darauf an, die Versorgungs- und Qualitäts-Historie gegen die High-Reliability Anforderungen abzuwägen. Da sich die entsprechenden Geschäftsbeziehungen über Jahrzehnte erstrecken können, muss man die Gewissheit haben, dass der jeweilige Zulieferer langfristig ein vertrauenswürdiger Partner ist«, erklärt Chantier. Für Freescale übernimmt e2V das komplette Obsolescenec Management für Industrial und Mil/Aero-Produkte. Prozessoren für Consumer Applications fallen nicht unter die Obsolescence Management Vereinbarung. Ebenso nicht inkludiert ist der Automotive-Bereich, der bei Freescale in einer einen Division getrennt vom Industrial-Geschäft organisiert ist.  

Das Portfolio von e2V ist im Gegensatz zum großen Mitbewerber Rochester sehr überschaubar, was aber laut Chantier durchaus beabsichtigt ist: »Natürlich möchten wir weitere Hersteller für unsere Dienstleistung gewinnen, aber wir müssen auch sehr sorgfältig auswählen, mit wem wir zusammenarbeiten. Interessant sind vor allem solche Hersteller, die komplexe Produkte bieten.«

So unterstützt e2V auch den Analoghersteller Maxim dabei, die langjährige obligatorische Verfügbarkeit seiner Produkte für die Mil/Aero-Industrie zu gewährleisten. Seit Kurzem hat e2V auch ausgewählte SDR- und DDR-Speicherbausteine von Micron in seinem SLiM-Programm und ergänzt das Product Longevity Program (PLP) von Micron.

Für die Produkte, die e2V im Rahmen von SLiM auf den Markt bringt bzw. verfügbar hält, gilt nach Aussage von Chantier ein fester Preis für 10 Jahre inklusive einer »geringen Prozentanpassung pro Jahr«. Wie hoch dieser Anteil ausfällt, lässt sich laut Chantier so pauschal nicht sagen und hängt vom Produkt ab. Der Kunde bekommt die Verfügbarkeit von e2V schriftlich garantiert. »Wir garantieren auch, dass wir weiterhin in unser Equipment investieren und in Personalressourcen«, unterstreicht Chantier. »Wir verpflichten uns dem Kunden gegenüber, ein bestimmtes Volumen an Wafern zu lagern, je nachdem wie viele Stücke der Kunde benötigt.« Die minimale Abnahmemenge für den Kunden ist ein Wafer, der innerhalb von zwei Jahren verbraucht werden soll.