积体电路设计的品质管理实务课件

1、1積體電路設計的品質管理實務主講人：陳世和1積體電路設計的品質管理實務主講人：陳世和2瞭解品質的真諦與技術積體電路設計的品質管理設計階段的品質管理製造階段的品質管理結語內 容 大 綱2瞭解品質的真諦與技術內 容 大 綱3戴 明一種以最經濟的手段，製造出市場最有用的製品朱 蘭 一種合用性的費根堡絕不是最好的，而是在某種消費條件下的最好石川馨 一種能令消費者或使用者滿足並且樂意溝通的特質克勞斯比讓顧客覺得他們得到了超過預期的價值ISO8402 (1994) 產品或服務之整體性特徵或特性， 此種特性具有滿足特定與潛在的需求掌握品質的技術/品管大師的話3戴 明一種以最經濟的手段，製造出市場最有用的製品

2、掌4品質就是符合顧客之期望下工程就是顧客成果接受者就是顧客產品品質定義4品質就是符合顧客之期望產品品質定義5品質是由習慣來的品質是管理出來的品質是製造出來的品質是檢驗出來的全面品質創造全面品質管理品質保證品質管制品質檢查品質是設計出來的檢驗部門負責(1920年以前) 全面品質管制品質是管理出來的品質是快速反應者得之全面品質速度製造與工程部門負責(1920 年至 1940 年)品保單位負責(1940 年至 1950年)品保單位負責(1950 年至1980 年)高階管理者負責(1980 年至1990 年)高階管理者負責(1990 年至2000 年)各級領導者負責( 2000年以後 )品質趨勢5品質

3、是由習慣來的品質是管理出來的品質是製造出來的品質是檢驗6A.品質管制開發與維護管制圖督導製程能力與穩定性(減少製程變異與評量製程績效) B.品質保證故障模式與效應分析(Failure Mode and Effects Analysis)運用參數設計(Parameter Design)與允差設計(Tolerance Design)來達成穩健設計(Robust Design) 。同步工程及設計團隊的組成與管理(設計工程、PM、FAE、品保及後段工程皆為project的成員) 設計管制及可靠性工程C.品質管理提供領導與支援，營造一個有品質的組織文化，設計能增強品質創意的組織系統品質策略是營運策略/績

4、效的一環，要有品質改善的規劃高品質的員工就有高品質的企業，以人為先，提供員工教育訓練與成就感。6A.品質管制71.產品品質（Quality of Product）研發品質製造品質2.過程品質（Quality of Process）工作品質/作業品質服務品質3.環境品質（Quality of Environment）心理環境品質生活品質硬體環境品質/生態品質4.管理品質（Quality of Management）人力品質決策品質與經營品質品質的內涵71.產品品質（Quality of Product）品質的8品質環圈P:規劃: 書面化(品質文件、計畫執行文件)D:執行: 照著規定作C:檢討/查

5、證: 稽核內部品質稽核 檢查設計審查會議A:改正: 矯正措施C:檢討A:改正P:規劃D:執行APCDAPCDAPCD8品質環圈P:規劃: 書面化(品質文件、計畫執行文件)C:檢9設計階段的品質管理ISO 9000 產品開發與設計品質管理TS 16949 產品開發與設計品質管理產品品質先期規劃和管制計劃 (APQP (Advanced Product Quality Planning and Control Plan)設計失效模式與效應分析(Design FMEA )可靠性工程實驗計劃法9設計階段的品質管理ISO 9000 產品開發與設計品質管理10ISO 9000 產品開發與設計品質管理設計和

6、開發規劃設計和開發輸入設計和開發輸出 設計和開發審查 設計和開發驗證 設計和開發確認 設計和開發變更管制設計階段的品質管理10ISO 9000 產品開發與設計品質管理設計階段的品質管11第一章 計畫和定義專案輸入輸出(作為第二章輸入)顧客的聲音-市場調查-保修紀錄和品質資訊-小組經驗設計目標業務計畫/行銷策略可靠度和品質目標產品/過程標竿資料初期材料清單產品/過程假設初期過程流程圖產品可靠度研究產品和過程特殊特性的初期清單顧客輸入產品保證計畫管理者支援產品品質先期規劃和管制計劃 11第一章 計畫和定義專案輸入輸出(作為第二章輸入)顧客的聲12第二章 量產品設計和開發 由設計責任活動的輸出由先期

7、產品品質規劃小組的輸出設計失效模式及效應分析(DFMEA)新設備, 工裝和設施要求可製造性和裝配設計產品和過程特殊特性設計驗證原型控制計畫設計審查量具/試驗設備要求原型製造小組可行性承諾和管理者支援工程圖樣(包括數學數據)工程規格材料規格圖樣和規格的更改產品品質先期規劃和管制計劃 12第二章 量產品設計和開發 由設計責任活動的輸出由先期產品13第三章 過程設計和開發 輸出包裝標準投產前控制計畫產品/過程品質系統審查過程指導書過程流程圖測量系統分析計畫工廠平面佈置圖初期過程能力研究計畫特性矩陣圖包裝規格過程失效模式及效應分析 (PFMEA)管理者支持產品品質先期規劃和管制計劃 13第三章 過程設

8、計和開發 輸出包裝標準投產前控制計畫產品/14第四章 產品和過程確認 輸出量產測試測量系統評估初期過程能力研究生產件批准生產確認試驗包裝評估生產控制計畫品質規劃簽核和管理者支持產品品質先期規劃和管制計劃 14第四章 產品和過程確認 輸出量產測試測量系統評估初期過程15第五章 回饋,評鑑和矯正措施 輸出減少變異顧客滿意交貨和服務產品品質先期規劃和管制計劃 15第五章 回饋,評鑑和矯正措施 輸出減少變異顧客滿意交貨和16產品企劃產品設計下線及工程品試作產品企劃書產品規格書晶片設計與佈局應用電路板設計電子佈局檔案符合客戶需要的確認測試品質目標可靠性目標軟體設計韌體設計工程品試作生產作業品質維護產品確

9、認與量產放行設計積體電路產品開發與設計流程圖 16產品企劃產品設計下線及工程品試作產品企劃書產品規格書晶片17產品企劃作業程序新產品提案審查新產品開案審查產品企劃書產品規格書品質目標可靠性目標產品企劃17產品企劃作業程序產品企劃18產品介紹市場環境/競爭力分析市場概況產品趨勢潛在客戶市場環境分析(公司內部優缺點， 外部的機會與威脅)市場競爭力產品企劃-產品企劃書(I)18產品介紹產品企劃-產品企劃書(I)19產品市場定位及目標市場定位及市場區隔銷售量、市場佔有率及主要銷售客戶量產時間原材料成本分析人力成本分析 產品企劃-產品企劃書(II)19產品市場定位及目標產品企劃-產品企劃書(II)20技

10、術力分析產品規格關鍵定義開發費用評估產品損益分析表風險評估計劃主持人與成員產品企劃-產品企劃書(III)20技術力分析產品企劃-產品企劃書(III)21概述 :功能(Function)、特質(Feature)、效能(Performance) 概述產品的基本功能、特質與效能，此效能可包括: 速 度、精準性、功率消耗(省電)、電流/電壓的 控制能力、穩定性等等。功能說明(Major Functional Block Description)Block Diagram Functional Description Operation Mode Interface Description產品企劃-產品

11、規格書(I)21概述 :功能(Function)、特質(Feature)22接腳功能與名稱(Pin Description)電氣特性(Electrical Characteristics)直流特性(D.C. Characteristics)交流特性(A.C. Characteristics)時序圖 (Timing Diagram)工作環境與條件工作溫度: 設計規格要確認工作溫度範圍，而且要明確定義是環境溫度(Tambient)或是零件表面溫度(Tcase)。一般是定義環境溫度，且商用溫度規格是 0C 到 70C; 工業溫度規格是 -40C 到 85C;軍用溫度規格是 -55C 到 125C。產

12、品企劃-產品規格書(II)22接腳功能與名稱(Pin Description)產品企劃23工作電壓: 工作電壓的上下限範圍與絕對最大電壓(Absolute Maximum Rating Voltage)都要明確描述。封裝的外觀尺寸(Package Mechanical Dimension)及容許誤差、熱電阻係數及電性特性 (電阻、電容、電感)。產品企劃-產品規格書(III)23工作電壓: 工作電壓的上下限範圍與絕對最大電壓(Abso24產品企劃-產品規格書(IV)工作電流輸入/輸出端的漏電流規格要定義在何種工作 電壓下。待機(Stand-By) 漏電流: 若產品的使用與乾電 池壽命及省電有相關

13、，則待機電流規格應明 確定義，工作溫度也應說明。工作電流/工作功率(Operation Current/Operation Power)宜明確定義。往上提昇(Pull-up)與往下(Pull-down)的電流規 格與系統應用的穩定性相關。24產品企劃-產品規格書(IV)工作電流25SymbolParameterRatingUnitVDDSupply VoltageRange-0.3 to7VVINInput Voltage Range, SE/BTL, SHUDOWN, Mute-0.3 to VDD +0.3VTAOperating Ambient Temperature Range-40

14、to 85TJMaximum Junction Temperature150TSTGStorage Temperature Range-65 to 150TSSoldering Temperature, 10 seconds260VESDElectrostatic Discharge-2000 to 2000-200 to 200VPOPower Dissipation1WattAbsolute Maximum Ratings: 例如產品企劃-產品規格書(V)25SymbolParameterRatingUnitVDD26建議工作條件 (Recommended Operating Condit

15、ion)應用 (Application) : 適用的終端產品種類。訂單與正印圖資訊 (Ordering and Marking Information): 成品包裝外觀尺寸，例如Carrier Tape & Reel Dimensions。不同封裝型態，例如TQFP 與 QFN。包裝型態(Handling Tape)，例管狀(Tube)、捲帶(Tape & Reel)。不同工作速度/頻率的分類不同工作電壓的分類產品企劃-產品規格書(VI)26建議工作條件 (Recommended Operatin27應用電路建議與應用電路板設計建議 (Application Circuit and PCB D

16、esign Guide)，尤其要注意外部零件的電性規格允許誤差。設計建議/應用描述 (Design Guide/Application Description): 對產品的應用/使用方法與對產品的應用的設計技巧 做詳盡描述，使客戶/使用者能夠第一次就設計成功 與讓產品發揮最大功效。Reflow Condition (IR/Convection or VPR Reflow)產品企劃-產品規格書(VII)27應用電路建議與應用電路板設計建議 (Applicatio28若是總品質目標之一是客戶的退貨率(RMA, Return Material Analysis/Authorized) 在量產出貨三個

17、月內要達成300 DPPM，則各分項項目可以是ATE 程式的錯誤涵蓋率要95%，以使得此種涵蓋不足造成的品質不良率 (模組測試不良率) 100 DPPMATE 程式的錯誤涵蓋率要95%模組測試失效率100 DPPM最終測試的檢驗品質 100 DPPM 電性 50 DPPM非電性 50 DPPM模組測試與實際應用的誤差率50 DPPM客戶上板/卡的黏著可銲性(Solderability) 不良率50 DPPM 產品企劃-品質目標28若是總品質目標之一是客戶的退貨率(RMA, Return29若長期生命期可靠性目標是: 產品的失效率在 5 年內為 10000 DPPM(1%)，也就是 200 FI

18、T(Failure in Time)。若短期生命期可靠性目標是:早夭期失效率500 DPPM晶圓缺陷導致的崩應(Burn-In)失效率300 DPPM封裝缺陷導致的前處理(Pre-condition)失效率200 DPPM封裝相關的可靠性目標(PCT,TST,TCT,THT,HTST)非生命期相關的可靠性目標ESD ( 200V, 2KV), Latch-up (200mA, 1.5XVmax)產品企劃-可靠性目標29若長期生命期可靠性目標是:產品企劃-可靠性目標30產 品 企 劃產品設計規格 產 品 設 計晶片設計與佈局應用電路板設計軟體設計韌體設計產品設計最終審查產品設計流程圖 30產 品

19、 企 劃產品設計規格 產 品 31晶片驗證佈局與佈局後線路功能模擬/驗證架構設計規格邏輯規格與線路規格晶片設計/模擬可測試性設計晶片設計審查晶片佈局審查晶片設計與佈局審查產品設計最終審查晶片設計與佈局流程31晶片驗證佈局與佈局後線路功能模擬/驗證架構設計規格邏輯規32功能模擬/驗證可測試性設計架構設計規格邏輯設計規格功能描述HDL邏輯合成/驗證邏輯閘層模擬/驗證晶片設計審查佈局佈局後線路功能模擬/驗證晶片佈局審查晶片設計與佈局審查產品設計最終審查邏輯設計流程圖 32功能模擬/驗證可測試性設計架構設計規格邏輯設計規格功能描33可測試性設計晶片佈局審查架構設計規格線路設計規格線路設計與模擬晶片設計

20、審查佈局晶片設計與佈局審查產品設計最終審查線路設計流程圖 33可測試性設計晶片佈局審查架構設計規格線路設計規格線路設計34晶片設計審查晶片設計報告: 設計結果應符合設計規格 審查作業規範中所要求之規格及產品說明 書中所要求之規格 晶片設計線路樹狀圖報告 設計失效模式與效應分析報告可測試性設計報告 晶片設計與佈局審查 (I)34晶片設計審查晶片設計與佈局審查 (I)35晶片佈局審查晶片佈局圖晶片佈局驗證結果 DRC驗證結果報告、 LVS驗證結果報告、 ERC驗證結果報告、LPE 比對與驗證結果報告晶片佈局報告晶片設計與佈局審查(II)35晶片佈局審查晶片設計與佈局審查(II)36晶片設計審查結果

21、晶片佈局審查結果產品確認測試項目與規範的確定晶圓製程與特殊特性報告封裝製程與特殊特性報告 。ATE測試製程與特殊特性報告 。品質目標達成性預先評估報告 。可靠性目標達成性預先評估報告 。晶片設計與佈局審查(III)36晶片設計審查結果晶片設計與佈局審查(III)37產品規格書 可靠性試驗報告電氣特性測試/設計確認測試( DVT)報告軟體相容性測試(Regression Compatibility test)報告應用確認測試/系統確認測試(SVT)報告品質目標確認報告 熱穩定性確認測試報告產品特性分析報告產品確認與量產放行 (I)37產品規格書 產品確認與量產放行 (I)38軟體設計放行報告韌體

22、設計放行報告BIOS 放行報告驅動程式放行(Driver Release) 工具程式放行(Utility Release)設計及開發問題管理與追蹤表送樣給客戶確認作業 客戶確認報告產品確認與量產放行 (II)38軟體設計放行報告產品確認與量產放行 (II)39工程變更管理 模組測試程式放行 良率報告矯正行動、預防措施與持續改善作業ATE程式放行ATE 硬體放行失效模式與效應分析作業 生產與製程管制作業程序 PCM-WAT 測試項目及規格訂定產品確認與量產放行 (III)39工程變更管理 產品確認與量產放行 (III)40FMEA Table - Circuit Design40FMEA Tab

23、le - Circuit Desig41DFMEA-Digital Design41DFMEA-Digital Design42製造階段的品質管理 供應商管理 內部品質管理42製造階段的品質管理 供應商管理43Wafer Quality Control Engineering Chart (晶圓品管工程圖 )43Wafer Quality Control Engine44Package Quality Control Engineering Chart (封裝產品品管工程圖 )44Package Quality Control Engi45 製造階段A.ISO 9000可以涵蓋的範圍 (a)

24、ISO 9000條文/要求 (b) 製造實務常需包括的項目有 抽樣檢驗與自主檢查、檢驗規格、日常驗機 線上巡檢、統計方法、品管七大手法、 QC STORY 品管工程圖（製程管制與品質管制） 機器設備驗收 機器設備全面預防保養、機器製程參數管理 實驗計劃法、程式管理、治具管理 超出管制處理計劃 (OCAP(Out of control action plan) 重工作業、Correlation(樣品比對) 45 46B.ISO 9000延伸加強的項目 (a)QS 9000(TS 16949) 製程FMEA與設備FMEA 統計過程控制( Statistical Process Control)-S

25、PC 生產零組件核准程序(Production Parts Approval Procedure)- PPAP 測量系統分析(Measurement Systems Analysis) MSA (b) 8D(8 Disciplines) 、Maverick Product 工程變更/工程實驗需求( ECN/STR) 材料鑑審會議 (Material Review Board )-MRB 製程凍結 (Process Frozen)、製程放行與產品放行 異常管理與停止生產 小組活動 (品管圈、品質改善小組、-) 可靠性監督工程46B.ISO 9000延伸加強的項目47供應商管理流程 需求新供應商評

26、 鑑供 應 商 認 可生產製造合約品質保證協議採 購退 貨異常管理稽 核考 核品質管理製程技術能力認可稽 核47供應商管理流程 需求新供應商評 48製造階段的品質管理-評鑑評鑑品質管理系統評鑑基本的製程技術能力-設施與環境評鑑 基本的製程技術能力-生產線特性評鑑 技術開發能力評鑑 業務服務評鑑(Business Service Survey)48製造階段的品質管理-評鑑評鑑49製造階段的品質管理-認可供應商製程技術能力認可供應商製程能力認可產品特性認可品質管制計劃與品質檢驗認可可靠性認可製程管制認可統計製程管制認可製程失效模式與效應分析認可49製造階段的品質管理-認可供應商製程技術能力認可50製造階段的品質管理-稽核 稽核診斷受稽核公司的品質管理系統、提供做為受稽核公司的品質績效的衡量指標、品質改善的參考並且提供