中國電子工業(yè)標準化技術協(xié)會

團體標準《基于應力試驗的車用分立器件鑒定規(guī)范》（征求

意見稿）編制說明

一、工作簡況

1、任務來源

本項目是2022年中國電子工業(yè)標準化技術協(xié)會的標準化工作安排并下達

的《關于公布2022年第五批團體標準制修訂項目的通知》中電標通（2022）015

號中的計劃項目，項目號：CESA-2022-035，標準項目名稱為《基于應力試驗的

車用分立器件鑒定規(guī)范》，主要起草單位為芯派科技股份有限公司，中國電子科

技集團公司第十三研究所，工業(yè)和信息化部電子第五研究所等。項目起止時間：

2022年~2024年。

2、主要工作過程

2.12022年4月成立編制組，編制組成員包括產(chǎn)品設計開發(fā)人員、產(chǎn)品驗

證人員、產(chǎn)品使用部門以及具有標準編制經(jīng)驗的標準化工作人員及標準化專家。

2.22022年4月~2022年5月，編制組對國內外車企零部件的認證標準及規(guī)

范進行查找和檢索，目前遵守的是美國汽車電子協(xié)會的AEC-Q101標準，而國內

無對應的車規(guī)級分立器件鑒定規(guī)范，新能源汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展帶來車用半導

體的需求日益增加，而車用半導體元器件與工業(yè)級和消費級元器件相比，在環(huán)

境可靠性的溫濕度要求方面、產(chǎn)品設計壽命方面、質量的失效率控制方面和售

后服務的備件供貨期方面都有較高要求,需要制定相應的評價標準。

2.32022年5月~2024年4月編制組基于AEC-Q101編寫草案,同時組織設計開

發(fā)人員和產(chǎn)品驗證人員會議評審，并根據(jù)討論結果進行了初期草案的修訂。

3、標準編制的主要成員單位及其所做的工作

本標準主要承辦單位為芯派科技股份有限公司，副主辦單位為中國電子科

技集團公司第十三研究所、工業(yè)和信息化部電子第五研究所。在標準編制中，芯

派科技股份有限公司主要負責標準的編制、試驗及驗證工作，中國電子技術標準

化研究院和中國電子科技集團公司第十三研究所參與了調研、討論和審核工作。

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二、標準編制原則和確定主要內容的論據(jù)及解決的主要問題

1、編制原則

本標準的編制原則是：

a)通用性

本標準細化了認證流程，規(guī)范了車用分立器件的認證；對部分術語做解釋

說明；試驗項目及試驗要求清晰，便于供應商和用戶使用及參考。

b)符合性

符合國家有關法律法規(guī)和已有標準規(guī)范的相關要求。

2、確定主要內容的論據(jù)

標準制定的依據(jù)為：

a）標準格式按照GB/T1.1-2020標準要求編寫。

b）本標準制定參考以下標準：

GB/T4937半導體器件機械和氣候試驗方法

GJB128半導體分立器件試驗方法

GJB548微電子器件試驗方法和程序

GB/T7826系統(tǒng)可靠性分析技術失效模式和影響分析（FMEA）c）術語

定義

3、解決的主要問題

隨著新能源車的推廣,車用器件的需求日益增加,器件的認證需求也在不斷

增加，目前半導體分立器件是按AEC-Q101的要求認證，由于大家對標準理解的

不充分及差異化導致認證試驗項目識別不清、周期長等情況，所以本標準的編制

主要意義如下：

1）建立車廠、零部件廠商和器件廠商的共識平臺；

2）打破國外的技術壁壘和限制；

3）為國內車廠使用自主可控器件建立基礎；

4）促進車領域類的理論研究。

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三、主要試驗（或驗證）情況分析

本標準為轉化國際標準AEC-Q101《FailureMechanismBasedStressTest

QualificationforDiscreteSemiconductorsinAutomotiveApplications》，

主要試驗已有驗證并且在實際認證中是可行的。

四、知識產(chǎn)權情況說明

無

五、產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應用論證和預期達到的經(jīng)濟效果

1、產(chǎn)業(yè)化情況

近年來，在國家相關政策的推動下，我國新能源汽車已進入加速發(fā)展新階段，

對全球汽車產(chǎn)業(yè)電動化轉型的引領作用進一步增強。新能源汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展

帶來車用半導體的需求日益增加，而國產(chǎn)半導體呈現(xiàn)出企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)較為分

散的局面，裝車尚處起步階段。目前，中國汽車行業(yè)在半導體和核心元器件方面

90%以上依賴進口。新能源汽車企業(yè)供應鏈安全面臨嚴重的“卡脖子”境況。

車用半導體元器件與工業(yè)級和消費級元器件相比，在環(huán)境可靠性的溫濕度要

求方面、產(chǎn)品設計壽命方面、質量的失效率控制方面和售后服務的備件供貨期方

面都有較高要求，車用半導體要求兩大核心要素：產(chǎn)品設計“高安全性和高可靠

性”、批量生產(chǎn)“高穩(wěn)定性（一致性）”。所以車用芯片需要經(jīng)過嚴苛的認證流

程。因此亟需結合國內的標準體系規(guī)范來建設“中國車用半導體標準體系”建

立中國自己的車用分立器件的標準來引導企業(yè)依據(jù)相應標準快速打入汽車市場

供應鏈，加快國產(chǎn)器件進口替代的進程，從而解決車用器件“卡脖子”情況。

針對車用半導體器件的技術發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應用狀況，依據(jù)應用需求的領域及

未來技術發(fā)展的方向，在測試技術和可靠性技術研究基礎上制定車用半導體標準

體系，構建完整的車用半導體器件標準體系框架，制定車用半導體通用標準和專

用標準；將助力打通整個車用半導體的產(chǎn)業(yè)鏈，構建車用半導體產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈；助

推國產(chǎn)半導體產(chǎn)業(yè)化驗證和規(guī)模商用。

2、標準推廣應用

標準可以通過行業(yè)論壇、行業(yè)協(xié)會會議的形式推廣。

3、標準應用的預期效果（社會效益、政策（民生）效益、經(jīng)濟效益等）]

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標準針對車上用的分立器件基于應力試驗的方法對器件進行鑒定，建立一個

適合中國國情和標準體系的規(guī)范，指導車用分立器件的相關方的使用，推進車用

分立器件國產(chǎn)化進程。并且可以有效提高器件的魯棒性和可靠性，對于提升國產(chǎn)

器件有重要的價值。

六、轉化國際標準和國外先進標準情況

本標準為轉化國際標準，并在原標準基礎上進行細化及試驗項目補充，具體

如下：

1.更改非鉗位感性開關測試（UIS）：

UIS測試主要用來評估功率場效應晶體管（MOSFET）和絕緣柵雙極型晶體管

（IGBT）在感性負載下消耗存儲能量的能力。器件關斷期間，MOSFET中的寄生

二極管會起到承受電感中儲存的能量的作用。UIS測試也可以用來確定封裝內鉗

位二極管IGBT的牢固性。測試結果可以用來對比供貨方實施工藝更改前后器件的

牢固性，該測試是破壞性測試。

1）測試電路及測試波形

注：DUT為受試器件，HSW為高速開關

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2）測試方法

需要下列設備來進行測試：

a.有測量漏極電壓和電流功能的示波器或其他測量裝置；

b.在測試電流范圍內，不會發(fā)生磁飽和的電感器；

c.能提供所需電壓和電流的電源；

d.柵極驅動裝置（脈沖）

需要定義的變量：

a.漏極電流ID；

b.柵極電壓VGS；

c.額定擊穿電壓V(BR)DSS;

d.電源電壓VDD；

e.雪崩能量EAS；

f.電感L；

g.雪崩電流IAV；

h.環(huán)境溫度Ta

測試流程

a.設定電源電壓VDD、柵極電壓VGS、電感L、雪崩電流IAV；（對于P

型結構的MOS器件，VDD和VGS設定值的極性與NMOS相反；對于IGBT

單管器件，漏極對應集電極，源極對應發(fā)發(fā)射極）

b.電源和柵極電壓輸出至設定值，DUT導通，電路中漏極電流ID上升至

雪崩電流IAV；

c.到達設定的雪崩電流IAV時，柵極電壓輸出低電平DUT關斷同時高速

開關HSW斷開；

d.MOSFET寄生二極管發(fā)生雪崩，消耗電感L的存儲能量；

e.逐步增大雪崩電流IAV直至器件失效（電感器的能量耗盡之前阻斷電

壓發(fā)生跌落或者電感器能量耗盡之后電流仍然存在，則表示失效）。

3）測試結果

EAS=0.5*L*Ias2

Tav=L*Ias/V(BR)DS

4）測試驗證結果

使用6A/900V樣品進行驗證，測試波形如下：

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VDD=100V，VGS=10V，L=10mH，Iav=10A，VDD=100V，VGS=10V，L=10mH，Iav=12.5A，

UIS-PassUIS-Fail

通過驗證可以看出，該方法可以有效的對器件的UIS能力進行評估。

5)與現(xiàn)有標準的對比

測試方法AEC-Q101-004本標準

柵極開通后，電源VDD開始給電感L充電，柵極開通后，電源VDD開始給電感L

當回路中的電流達到指定電流Io后，柵充電，當回路中的電流達到指定電流

測試原理極關斷，DUT承受電感中儲存的能量和電Io后，柵極和高速開關HSW同時關斷，

源能量（VDD還在雪崩持續(xù)時間Tav內持電源切斷同時續(xù)流二極管開始工作，

續(xù)做工）DUT承受電感中儲存的能量

測試電路

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測試波形對比

EAS=0.5*L*Ias2*V(BR)DS/(V(BR)DS

能量計算公式EAS=0.5*L*Ias2

–VDD)

雪崩持續(xù)時間Tav=L*Ias/(V(BR)DS–VDD)Tav=L*Ias/V(BR)DS

需要高速開關HSW，柵極電壓和

不需要高速開關HSW，電路容易實現(xiàn)；

HSW聯(lián)動控制，電路實現(xiàn)較為困難；

優(yōu)勢和不足由于VDD一直與DUT串聯(lián)，不能測試

VDD不參與雪崩發(fā)生的過程，可以測

V(BR)DS<VDD的器件

試任意V(BR)DS的器件

對比結論測試低壓器件有較大的局限性理論上可以測試任意耐壓值的器件

2.增加ESD（LIC-CDM）模式：

帶電器件模型（Charged-DeviceModel-CDM）是第三種重要的元器件靜電

放電耐受閾值的測試方法，該方法模擬元器件本身帶電后對地放電。隨著芯片制

造、封測、裝聯(lián)的自動化程度提高，人體接觸器件的機會相對減少，帶電器件

ESD放電事件越來越成為微電子器件失效的主要原因之一。

隨著器件幾何尺寸越來越小，引腳間距縮小，測試電平相應降低；JS-002

的器件電場充電模型（FIC-CDM），這種空氣放電方法的可重復性會越來越低，

更容易導致測試不確定性。低阻抗帶電模型（LIC-CDM）運用接觸方法消除了這

個問題。甚至適用于更小的器件尺寸和引腳間距，隨著行業(yè)不斷發(fā)展，LIC-CDM

將是一個非常適應性的測試方法。

1）測試電路

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2）測試方法

a.合理放置被測器件，使被測器件的引腳（端子）指向上方，器件與充電板

保持平行。

b.遵循推薦的測試流程圖。

c.選擇一個引腳與探針連接。

d.選擇測試所需的充電極性和電壓，通過靜電測試裝置給被測器件充電。

e.充電結束后引腳放電。

f.測試樣本組中的下一個器件（引線），直至樣品組中的所有器件（引腳）

都在指定的電壓水平下測試。

g.重復步驟(c)到(f)，直到器件失效或達到最大耐壓電平為止。

3）失效判定

在初始參數(shù)測試時，應對每個器件進行數(shù)據(jù)記錄，列出用于比較的初始參數(shù)測

量值。此數(shù)據(jù)記錄將與最終參數(shù)測試做比較后，得到靜電測試前后的參數(shù)變化值。

若超過允許變化值的器件將被定義為失效。

器件類型參數(shù)允許的最大變化值

雙極型晶體管ICES、ICBO、IEBO10倍的初測值

場效應晶體管IDSS、IGSS10倍的初測值

絕緣柵雙極型晶體管ICES、IGES10倍的初測值

二極管IR10倍的初測值

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關鍵參數(shù)和允許的變化值

4)與現(xiàn)行標準的對比

FIC-CDM電場感應帶電模型LIC-CDM低阻抗接觸充放電模型

試

測試針到地電阻為1Ω連接到示波器

驗

電

高壓源

測試針（接地）接地板

路充電電阻

待測器件絕緣介質層

場板

高壓源給場板充電，器件感應帶電，開開關接到電源，給傳輸線T1充電；

關接到地，場板無電場，接地探針瞬間開關接到T2傳輸線，通過50歐姆

接觸器件放電繼電器和T2傳輸線放電至待測器

件DUT上，帶電器件通過探針放

電。整個裝置形成低阻抗