Dipl.-Ing. Helmut Keller ist Geschäftsleiter Keller Consulting Engineering Services sowie Sprecher der ZVEI-Robustness-Validation-Kommission und Vorsitzender der SAE-Automotive-Electronics-Reliability-Kommission Europa
Keller Consulting Engineering Services
Das historische Qualifikationsverfahren AEC Q100 für Halbleiter des Automotive Electronic Councils (AEC) birgt erhebliche technische und gesetzliche Risiken. Denn es erlaubt nicht die Absicherung der für sicherheitsrelevante Elektronik notwendigen Zuverlässigkeit zur Sicherstellung eines akzeptierten Restrisikos.
Wussten Sie, dass eine nach AEC Q100 bestandene Qualifikation eine Fehlerrate bis zu ein Prozent (10.000 ppm) im geprüften Los zulässt - und dass die durchgeführten Tests nur einen kleinen Teil der bei heutigen Technologien relevanten Fehlermechanismen abdecken? Die AEC Q100 stammt von Ende 1970 und übernahm damalige US-MIL-Standards. Auch das bis heute unveränderte US-Stichprobenverfahren LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) mit zulässigen Prozent-Fehlerraten stammt aus dem zweiten Weltkrieg: zum Testen von Munitionskisten. Diese akzeptierten Prozent-Fehlerraten korrelierten damals mit Halbleiterausfällen in gleicher Größenordnung. Dieser Sachverhalt entspricht nicht dem heutigen Stand der Technik und ist damit keine revisionsfähige Basis zum Nachweis der notwendigen ppm-Raten. Verlassen sich aber betroffene Unternehmen und die dort verantwortlichen Personen auf das AEC-Q100-Verfahren, bedeutet dies bei einem kritischen Vorfall im Feld auch eine kritische juristische Situation.
Zwar reduzierten sich die Fehlerraten im Lauf der sich rasch entwickelnde Techniken und der verbesserten Fertigungsverfahren bis in den heutigen ppm-Bereich. Aber das AEC-Verfahren wurde bis heute nicht wesentlich geändert.
Was darüber hinaus heute keiner in der Fahrzeugbranche offen anspricht: Die künftige Halbleitertechnik nähert sich rapide den physikalischen Grenzen und reduziert damit den Abstand zwischen dem zulässigen Betriebsbereich und der "Bruchgrenze": Die Robustheit und damit Zuverlässigkeit wird reduziert, die Ausfälle werden ansteigen. Die Gefahr dabei ist, dass die AEC solche Trends prinzipiell erst nachgelagert damit zu spät erkennt. Damit sind die Ausfälle im Prozentbereich vorprogrammiert.
Ein internationaler Arbeitskreis unter der Regie des ZVEI sowie dem US-amerikanischen und japanischen SAE entwickelte deshalb als notwendige Alternative zum AEC-Verfahren einen neuen Ansatz: Robustness Validation. Diese Methode wurde in Handbüchern beschrieben und deckt das Spektrum heutiger Forderungen an sichere Elektronik ab.
Die Vorteile von Robustness Validation zeigen bei einem bekannten Premiumfahrzeug-Hersteller auch signifikante Zeit und Kostenreduzierungen im Entwicklungsbereich. Deutliche Verbesserungen im Feldbereich meldet der OEM, nachdem Robustness Validation dort durch eine Managemententscheidung konsequent in der Entwicklung umgesetzt wurde.
Nach diesen nachweislichen Erfolgen stellt sich nun die Frage: Wann werden oder müssen auch die anderen Automobilhersteller folgen, und Robustness Validation im Entwicklungsprozess anstelle von AEC 100 vorgeben? Ein "Sowohl als auch" wäre, wie schon mal angedacht, allerdings keine Lösung.
Dipl.-Ing. Helmut Keller ist Geschäftsleiter Keller Consulting Engineering Services sowie Sprecher der ZVEI-Robustness-Validation-Kommission und Vorsitzender der SAE-Automotive-Electronics-Reliability-Kommission Europa