國內(nèi)外電子元器件產(chǎn)品體系淺析

鄭麗香，段翠霞，李旭，李欣榮

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610）

0 引言

電子元器件是指在電子線路或電子設備中執(zhí)行電氣、電子、電磁、機電和光電功能的基本單元[1]，是裝備性能、質(zhì)量可靠性的保障。在元器件相關工作中，選型是最基礎、最關鍵的步驟。隨著技術(shù)飛速發(fā)展，元器件新產(chǎn)品層出不窮、種類繁雜、數(shù)量龐大，不同產(chǎn)品等級之間的質(zhì)量、可靠性、價格等區(qū)別較大，合理準確選擇符合裝備要求的產(chǎn)品至關重要，因此裝備設計師在選型時，除了考慮元器件功能性能、封裝外形等要求，還需全面了解國內(nèi)外電子元器件產(chǎn)品體系，掌握體系內(nèi)不同等級產(chǎn)品區(qū)別，從而在質(zhì)量與成本之間尋求最佳平衡，保障設備可靠性。

1 國外電子元器件產(chǎn)品體系

國外電子元器件產(chǎn)品體系主要由軍用級產(chǎn)品、高可靠性COTS（Commercial Off-The Shelf 商業(yè)現(xiàn)貨）器件和工業(yè)級/商業(yè)級產(chǎn)品構(gòu)成[2]。不同等級的產(chǎn)品從設計、原材料、生產(chǎn)制造、篩選試驗、裝配工藝及測試要求和預期壽命、成本造價都存在較大差異[3]。

1.1 軍用級產(chǎn)品

美國自1996 年起對國防采辦進行改革，相應的美國軍用標準也作了較大幅度的改進。實行了合格廠家的認證、合格生產(chǎn)線的鑒定認證，并逐步地由原來的QPL（Qualified Products List）認證改為QML（Qualified Manufacture List）認證。QML 鑒定的過程著重于批準制造商的能力，即按照規(guī)范的要求，從含有這些材料和過程的所有可能組合的生產(chǎn)中，抽取有代表性的試驗樣品進行鑒定[4]。如QML-38535是美國防部正式發(fā)布的軍用半導體集成電路產(chǎn)品列表，列出了至該文件發(fā)布日期為止，所有按照MILPRF-38535《微電路性能規(guī)范》要求鑒定合格，并批準的軍用半導體集成電路產(chǎn)品型號。

1.2 高可靠性COTS 器件

鑒于軍用級電子元器件產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、鑒定、認證周期較長，難以快速支撐軍事應用的需求，因此出現(xiàn)了技術(shù)發(fā)展水平較快、生產(chǎn)周期較短的高可靠性COTS 器件，主要包括VID（Vendor Item Drawing）產(chǎn)品和EP（Enhanced Product）增強型產(chǎn)品兩種。

為增強可靠性的商用貨架產(chǎn)品，明確適用于軍事用途的商業(yè)貨架產(chǎn)品升級篩選最低要求，符合要求的VID 產(chǎn)品經(jīng)DSCC 批準后，軍方分配VID 號，并建立對應關系VID 號以V62/ 開頭，以TI 公司TPS54314MPWPREP 同步降壓調(diào)整器為例，其對應的VID 號為V62/06657-04XE。

EP 增強型產(chǎn)品主要是為滿足軍事應用需求而設計、生產(chǎn)的可靠性較高的塑封器件，目前國外發(fā)布提供EP 產(chǎn)品元器件供應商主要有TI 公司、AD 公司、Maxim 公司、Intersil 公司等，目前EP 產(chǎn)品類別主要是放大器、時鐘電路、A/D 轉(zhuǎn)換器、D/A 轉(zhuǎn)換器、接口和隔離電路、數(shù)字電路、電機驅(qū)動器、微控制器和微處理器、電源管理電路、溫度傳感器、模擬開關等，如2019 年TI 公司發(fā)布貨架EP 產(chǎn)品達到1500 多種，其中有700 多種為VID 產(chǎn)品。

1.3 工業(yè)級/商業(yè)級產(chǎn)品

除了軍用級產(chǎn)品和高可靠性COTS 器件外，國外大量應用的則為工業(yè)級/商業(yè)級元器件產(chǎn)品。此類產(chǎn)品技術(shù)先進、設計生產(chǎn)周期較短，如目前TI 公司供貨7 萬多種產(chǎn)品，其中85%左右都為工業(yè)級和商業(yè)級；AD 公司供貨4 萬多種產(chǎn)品，其中90%左右都為工業(yè)級和商業(yè)級。

1.4 國外產(chǎn)品體系分析

國外電子元器件產(chǎn)品體系中不同等級產(chǎn)品的型號標識[5]、生產(chǎn)過程執(zhí)行的標準、質(zhì)量控制[6]的嚴格程度均存在較大差異。

（1）型號標識。軍用級產(chǎn)品通常是經(jīng)過哥倫布國防供應中心（DSCC）認證、鑒定的產(chǎn)品，并分配SMD 號并建立對應關系，SMD 號一般以5962 開頭，例如TI 公司的數(shù)字信號處理器SMJ320C40GFM40 對應的SMD 號為5962-9466902QXA，倒數(shù)第三個字母代表器件的質(zhì)量等級。EP 產(chǎn)品型號標識方面與普通工業(yè)級產(chǎn)品區(qū)別主要在于型號規(guī)格中有“EP”標識，例如TI 公司同步降壓調(diào)整器，其工業(yè)級產(chǎn)品型號為TPS54315PWPR，對應EP 產(chǎn)品為TPS54315MPWPREP，對應的VID 號V62/06657-05XE。此外，工業(yè)級產(chǎn)品一般型號中以“I”字母來標識，商業(yè)級產(chǎn)品一般型號中以“C”字母來標識。

（2）執(zhí)行標準、試驗方法、篩選、質(zhì)量一致性檢驗。表1 以單片集成電路為例，分析了國外不同產(chǎn)品體系在執(zhí)行標準、試驗方法、篩選、質(zhì)量一致性檢驗等方面區(qū)別。在試行標準和試驗方法方面，軍用級產(chǎn)品執(zhí)行美國軍用標準MIL-PRF-38535《微電路性能規(guī)范》的要求，并按照MIL-STD-883《微電路測試方法》進行檢驗和試驗的產(chǎn)品，包含V、Y、Q、M、T、N、B、S 等級；而EP 增強型和工業(yè)級產(chǎn)品均沒有明確的標準要求，實際上EP 增強型產(chǎn)品主要需滿足航空、航天合格電子元器件（AQEC）質(zhì)量認證的要求[7-8]，工業(yè)級產(chǎn)品需滿足制造商的質(zhì)量品質(zhì)體系要求。

2 國內(nèi)電子元器件產(chǎn)品體系

國內(nèi)電子元器件產(chǎn)品體系主要由國軍標級產(chǎn)品、七專產(chǎn)品、普軍產(chǎn)品和工業(yè)級產(chǎn)品構(gòu)成。

2.1 國軍標級產(chǎn)品

自20 世紀90 年代開始，國內(nèi)以明確的國家軍用標準為依據(jù)，按軍用電子元器件質(zhì)量認證程序規(guī)則的規(guī)定對制造廠生產(chǎn)線進行認證，對產(chǎn)品或工藝／材料進行鑒定，將鑒定合格的產(chǎn)品列入軍用電子元器件合格產(chǎn)品目錄（QPL）、將鑒定合格的工藝／材料及相關產(chǎn)品列入軍用電子元器件合格制造廠目錄（QML）。通過質(zhì)量認證，允許列入QPL 或QML 的產(chǎn)品使用認證標志：“”。

2.2 七專產(chǎn)品

20 世紀70 年代，針對當時軍用電子元器件質(zhì)量差的問題，為了滿足導彈和衛(wèi)星的需要，我國建立了“七?！惫芾磙k法來提高元器件可靠性，如在20 世紀70 年代末期制訂的“七?！?905 技術(shù)協(xié)議和八十年代初期制訂的“七?！?406 技術(shù)條件。“七?！碑a(chǎn)品必須嚴格按QZJ84061《軍用高可靠“七?！彪娮釉骷煽啃怨ぷ鞴芾磙k法》進行管理。根據(jù)發(fā)展的趨勢，后來到20 世紀80 年代末，“七?！睏l件將逐步向元器件的國家軍用標準(GJB)過渡。目前所有七專線不再維持認證，“七?！碑a(chǎn)品主要是按照“七專技術(shù)協(xié)議”控制要求生產(chǎn)。

2.3 普軍產(chǎn)品

普軍產(chǎn)品是指按照軍用標準的要求進行篩選的產(chǎn)品。

2.4 工業(yè)級產(chǎn)品

工業(yè)級產(chǎn)品是指執(zhí)行企業(yè)標準或國家標準的產(chǎn)品。

2.5 國內(nèi)產(chǎn)品體系對比

與國外產(chǎn)品體系類似，國內(nèi)產(chǎn)品體系中不同等級的電子元器件的差異性也主要體現(xiàn)在型號標識和生產(chǎn)過程執(zhí)行的標準、試驗方法、篩選、質(zhì)量一致性檢驗等方面。

（1）型號標識。國軍標級產(chǎn)品型號一般在產(chǎn)品型號規(guī)格最前面用“”表示；“七?！碑a(chǎn)品型號一般在型號前面加“(G)”表示；普軍產(chǎn)品型號一般在型號前面加“J”表示；其工業(yè)級產(chǎn)品型號一般在型號前面不添加標志。

（2）執(zhí)行標準、試驗方法、篩選、質(zhì)量一致性檢驗。表2 以CAK45，GCA45，CA45 固體電解質(zhì)鉭電容器為例，分析了國內(nèi)電子元器件產(chǎn)品體系在執(zhí)行標準、試驗方法、篩選、質(zhì)量一致性檢驗等方面差異[9-11]。在執(zhí)行標準方面，國軍標級產(chǎn)品執(zhí)行國軍標總規(guī)范，七專產(chǎn)品執(zhí)行QZJ840628“七專技術(shù)條件”，而普軍產(chǎn)品執(zhí)行國標或企業(yè)標準；此外，在試驗方法、篩選、質(zhì)量一致性檢驗方面，國內(nèi)產(chǎn)品體系所執(zhí)行標準或規(guī)范均存在較大的差異性。

表1 國外不同產(chǎn)品體系檢測鑒定對比表（以單片集成電路為例）

表2 國內(nèi)不同產(chǎn)品體系對比表

3 結(jié)論

本文系統(tǒng)、全面地總結(jié)梳理了國內(nèi)外電子元器件產(chǎn)品選型產(chǎn)品體系，并對產(chǎn)品體系中涉及到的型號標識和生產(chǎn)過程執(zhí)行的標準、試驗方法、篩選、質(zhì)量一致性檢驗等方面的差異性進行比對分析?；谏鲜龉ぷ?，可為裝備設計師在元器件選用、采購以及管理控制等工作中帶來較大的支撐，便于快速識別、正確選用和準確采購。