車載モジュールの検証の世界を探る

前言

図1. SIP(System in Package)出典: Octavo Systems

自動運転車の発展に伴い、一般的な部品構造では自動運転車のますます複雑な機能の要求に対応できなくなり、車載モジュール製品が自動運転車の要求に応えるために発展してきました。例えば、SIP（System in Package、図1参照）やCoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）パッケージングがあります。車載モジュールは現在、AEC-Q認証ファミリーの中でマルチチップモジュール（Multichip Module、MCM）と光学マルチチップモジュール（Optoelectronic Multichip Module、OE-MCM）の2つの大きなカテゴリに分かれています。これほど多くの部品で構成された車載モジュールは、どのように車載認証を実施するのでしょうか？これは多くの顧客が直面する問題です。心配しないでください、小編が一緒に車載モジュールの認証の世界に導いていきます！

マルチチップモジュール(MCM)自動車検証

多晶片モジュールはAEC-Q認証規格ファミリーの中で（図2参照）、その規格はAEC-Q104を参考にしており、現在のAEC-Q104は2017年に制定されたもので、規格内容は急速に発展している多晶片モジュールに対して次第に満たすことができなくなってきており、認証プロジェクトの計画において多くの問題に直面することになります。これには、MA-tekのように豊富な車両規格の経験を持つ企業が必要です。検査機関AEC-Q104の検証要件に適合するさまざまな種類のマルチチップモジュールをカスタマイズする支援を行います。

図2. AEC-Q認証規格ファミリー

図3. AEC-Q104検証プロセス

まず、AEC-Q104の検証プロセスを探ってみましょう（図3参照）。いわゆる専門家は道を知り、素人は見物する。一般の人がプロセスを見ると、完全なAEC-Q104検証を実行するには、AEC-Q100とAEC-Q104 Group Hの2つのテストグループを実行し、その後、2つのグループのテスト結果を統合して1つのAEC-Q104検証報告書を作成する必要があることしか見えません。編集者が長年にわたりAEC-Q検証規格ファミリーを研究した結果、複雑な構造のモジュールは車載検証において、検証構造が一般的な共通性検証と異なる特性に応じた特別プロジェクトに分かれていることがわかりました。AEC-Q104を例にとると、AEC-Q100は一般的な共通性検証プロジェクトであり、AEC-Q104 Group Hは特別プロジェクトです。他のMEMS（AEC-Q103）やこれから探る光学多チップモジュールも、このような検証構造に基づいて設計されています。

光学多芯片モジュール(OE-MCM)車載検証

光学多芯片モジュール製品は自動運転車の目とも言えるもので、将来の自動運転車分野で重要な役割を果たすでしょう。では、光学多芯片モジュールもAEC-Q104またはAEC-Q102を参考にしているのでしょうか？これは顧客からよく寄せられる質問です。悪魔は細部に宿ると言われるように、実際にはAEC-Q102-003のサブ規格を参考にしています。一般的に、AECの主規格がサブ規格を引用していない場合、サブ規格はしばしば無視されがちで、光学多芯片モジュールの検証がどの規格を参考にしているのかが分からなくなる問題が生じます。それでは、光学多芯片モジュールの車載検証はどのように実施するのでしょうか？再び私が皆さんを車載光学モジュール検証の世界へと導きます。

まず、現在参照しているAEC-Q102-003は2022年に制定され、規範の中で各タイプのOE-MCM製品の形態（下の図4に示す）を定義しており、サンプルがOE-MCM検証製品に該当するかどうかを明確に理解できるようになっています。

図4. OE-MCMの製品形態

AEC-Q102-003の検証プロセスは、AEC-Q104の検証プロセスとは異なり、以下のステップで実行されます（図5参照）。まず、モジュール内部にどのような構成要素があるかを判断し、対応するAEC-Q規格内の一般的な共通性テストプロジェクトを参照します。次に、異なる種類の構成要素のテストプロジェクトに重複があるかを比較します（図6参照）。最後に、光学多チップモジュール（OE-MCM）の一般的な共通性車載検証プロジェクトを統合し、AEC-Q104がAEC-Q100のテストプロジェクトのみを実施するのとはいくつか異なります。AEC-Q104とAEC-Q102-003の検証プロセスを大まかに理解した後、これら2つの規格にはどのような違いがあるのでしょうか？引き続き探求していきましょう。

図5. AEC-Q102-003検証プロセス

図6. 異なる種類の構成要素のテストプロジェクトのケーススタディ

AEC-Q104とAEC-Q102-003の違い

同様に車載モジュールのタイプ規格に適用されるAEC-Q104とAEC-Q102-003の違いは何ですか？これは多くの人が抱く疑問であり、編集者はこの2つの規格の違いを以下の表に整理しました。

表からの比較で、二つの規範がサンプル数、一般的な共通性検証、特別プロジェクト検証、基板レベルの信頼性などの四つの点で異なることがわかりました。実務上、皆さんは車載モジュールの基板レベルの信頼性を検証する際に難題に直面することがよくあります。多くの顧客が「モジュールが菊花煉を設計できない場合はどうすればよいですか？はんだ接点が失効しているかどうかをどう判断すればよいですか？」と質問します。その時、私は失敗分析手法を用いて判断することをお勧めしましたが、それでも難しいことが多いです。なぜなら、規範には実行ルールの定義がないからです。ついに2022年版のAEC-Q102-003規範に紅墨水分析が導入され、モジュールが菊花煉を設計できない場合でも基板レベルの信頼性を実行する際の失効判断の難題を解決しました。

小結

自動車用モジュールの種類が多様であるため、いくつかのテストプロジェクトの適用性に関する問題がよく発生します。もしAEC-Qマルチチップモジュールの検証方法についてまだ混乱している場合は、MA-tekの車両規格検証専門チームに相談してください。MA-tekはAEC-Q104およびAEC-Q102-003に準拠した検証内容の計画を支援できます。

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