自主可控背景下元器件的包裝國(guó)產(chǎn)化判據(jù)探討

周游，付玉娟，趙鵬，武慧薇，許實(shí)清

（1.海軍研究院系統(tǒng)工程所，北京100036；2.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 511370）

0 引言

電子元器件作為高端電子裝備研制、生產(chǎn)和使用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其功能性能穩(wěn)定性、質(zhì)量可靠性、環(huán)境適應(yīng)性和長(zhǎng)期可獲得性直接影響甚至決定了高端電子裝備的技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量可靠性、戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功率，是實(shí)現(xiàn)高端電子裝備戰(zhàn)斗力的重要保障。要實(shí)現(xiàn)電子元器件的完全自主可控，不僅要保證產(chǎn)品在設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，還應(yīng)掌握制造環(huán)節(jié)的核心技術(shù)，同時(shí)在其他配套環(huán)節(jié)也有足夠的技術(shù)支撐，才能夠充分地保障產(chǎn)品的可獲得性[1]。然而，由于我國(guó)電子元器件基礎(chǔ)工業(yè)能力薄弱，配套產(chǎn)業(yè)不夠完善，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)電子元器件在功能性能、質(zhì)量可靠性、穩(wěn)定性和易用性等方面存在問(wèn)題。為了滿足高端電子裝備對(duì)國(guó)產(chǎn)電子元器件的使用要求，部分國(guó)產(chǎn)電子元器件生產(chǎn)廠家在研制能力較弱、市場(chǎng)需求等因素的驅(qū)使下，逐漸地出現(xiàn)采購(gòu)進(jìn)口裸芯片進(jìn)行國(guó)內(nèi)封裝等情形。若這些不具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電子元器件被規(guī)?；貞?yīng)用到高端電子裝備上，一旦遭受封鎖禁運(yùn)，高端電子裝備的長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng)能力和持續(xù)迭代能力將會(huì)受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，為了徹底地?cái)[脫高端電子裝備受制于人的被動(dòng)局面，我們就必須加強(qiáng)裝備使用電子元器件國(guó)產(chǎn)化管理，充分地識(shí)別出電子元器件的包裝國(guó)產(chǎn)化情形，杜絕該類器件被應(yīng)用于高端電子裝備的研制生產(chǎn)過(guò)程中，確保高端電子裝備的自主可控目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

基于上述目的，本文將針對(duì)國(guó)產(chǎn)電子元器件的包裝國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題進(jìn)行討論，重點(diǎn)闡述包裝國(guó)產(chǎn)化電子元器件的識(shí)別方法，探討針對(duì)國(guó)產(chǎn)電子元器件包裝國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題的判據(jù)體系，解決高端電子裝備研制單位選用國(guó)產(chǎn)電子元器件時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確地識(shí)別并判定包裝國(guó)產(chǎn)化電子元器件的關(guān)鍵問(wèn)題，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)高端電子裝備的國(guó)產(chǎn)化。

1 包裝國(guó)產(chǎn)化的定義

目前，國(guó)內(nèi)常用的軍用電子元器件包括：?jiǎn)纹呻娐?、半?dǎo)體分立器件、混合集成電路、微波電路及組件、真空電子器件、通用元件、光電子器件、機(jī)電元件及組件、電能源和特種元件等10大類[2]。其中，單片集成電路、半導(dǎo)體分立器件、混合集成電路、光電子器件、部分微波電路及組件（放大器、混頻器等）和部分特種元件包含使用半導(dǎo)體材料制作的芯片，剩余的真空電子器件、通用元件、機(jī)電元件及組件、電能源、部分微波電路及組件（放大器、混頻器等除外）和部分特種元件均不包含芯片。

由于目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體芯片制造工藝和設(shè)計(jì)能力較為薄弱，芯片類的國(guó)產(chǎn)電子元器件較易出現(xiàn)包裝國(guó)產(chǎn)化現(xiàn)象。針對(duì)非芯片類國(guó)產(chǎn)電子元器件，除某些特定部件（如光電子器件的接收模塊等）及材料（如連接器的銅芯等）外，目前國(guó)內(nèi)的制造技術(shù)水平較為成熟，并且制造成本及價(jià)格相比國(guó)外產(chǎn)品具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此，非芯片類國(guó)產(chǎn)電子元器件較少出現(xiàn)包裝國(guó)產(chǎn)化現(xiàn)象，只需重點(diǎn)關(guān)注其核心關(guān)鍵部件是否為進(jìn)口模塊即可。

基于上述分析，結(jié)合國(guó)產(chǎn)電子元器件的設(shè)計(jì)能力和制造工藝短板，針對(duì)國(guó)產(chǎn)化判定中需重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，可將采用進(jìn)口裸芯片在國(guó)內(nèi)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化外殼封裝的行為，或核心關(guān)鍵部件采用進(jìn)口模塊、非核心關(guān)鍵部件采用國(guó)產(chǎn)模塊在國(guó)內(nèi)進(jìn)行整體組裝的國(guó)產(chǎn)化行為稱為包裝國(guó)產(chǎn)化。

2 包裝國(guó)產(chǎn)化的識(shí)別方法

包裝國(guó)產(chǎn)化的識(shí)別方法可大致分為技術(shù)文件審查和試驗(yàn)鑒定兩大類。技術(shù)文件審查是指通過(guò)對(duì)元器件在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的相關(guān)文件進(jìn)行審查，識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)和核心工藝是否擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，從而判定電子元器件是否為包裝國(guó)產(chǎn)化。以集成電路為例，芯片制作的完整流程包括芯片設(shè)計(jì)、芯片流片和封裝測(cè)試等環(huán)節(jié)。在芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可針對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)或指令集、IP軟核或硬核、邏輯設(shè)計(jì)源代碼、功能仿真驗(yàn)證文件、版圖布局布線文件和版圖物理驗(yàn)證文件等進(jìn)行審查，可識(shí)別芯片是否具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；在芯片流片環(huán)節(jié)可針對(duì)原材料采購(gòu)合同、流片代工合同、流片工藝記錄文件和封測(cè)記錄文件等進(jìn)行審查，可識(shí)別芯片是否為包裝國(guó)產(chǎn)化。

而試驗(yàn)鑒定是指通過(guò)一系列試驗(yàn)方法對(duì)電子元器件的封裝管殼、芯片標(biāo)識(shí)和芯片結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行分析，從而獲得相關(guān)試驗(yàn)證據(jù)來(lái)判斷電子元器件是否為包裝國(guó)產(chǎn)化。根據(jù)文獻(xiàn) [3-5]，對(duì)于假冒偽劣電子元器件的試驗(yàn)鑒定，通常是結(jié)合破壞性物理分析（DPA：Destructive Physical Analysis）的部分項(xiàng)目來(lái)開展的，其主要執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是2006年發(fā)布的國(guó)軍標(biāo)GJB 4027A—2006《軍用電子元器件破壞性物理分析方法》。DPA的試驗(yàn)流程包括以下內(nèi)容[6]：外部目檢、X射線檢查、碰撞粒子噪聲檢測(cè)（PIND）、密封、內(nèi)部氣體成分分析、內(nèi)部目檢、鍵合強(qiáng)度、掃描電子顯微鏡（SEM）檢查和芯片剪切強(qiáng)度，以及制樣鏡檢等，對(duì)于不同類型的電子元器件，其對(duì)應(yīng)的DPA試驗(yàn)項(xiàng)目也不盡相同。DPA試驗(yàn)項(xiàng)目與電子元器件假冒偽劣檢驗(yàn)流程的映射關(guān)系如圖1所示。例如：在DPA的外部目檢試驗(yàn)項(xiàng)目中，可通過(guò)顯微鏡對(duì)電子元器件的外部標(biāo)識(shí)、引腳、封裝、定位孔形狀和結(jié)構(gòu)尺寸等信息進(jìn)行觀察，識(shí)別外殼是否存在打磨痕跡、引腳是否存在焊接痕跡和定位孔及封裝外殼尺寸是否與正品一致等信息，判定該電子元器件產(chǎn)品是否為假冒偽劣產(chǎn)品。

圖1 DPA試驗(yàn)項(xiàng)目與電子元器件假冒偽劣檢驗(yàn)流程對(duì)應(yīng)關(guān)系圖[3]

在DPA的內(nèi)部目檢試驗(yàn)項(xiàng)目中，可通過(guò)光學(xué)顯微鏡或SEM對(duì)開封后電子元器件內(nèi)部的芯片位置、廠家標(biāo)識(shí)、封裝內(nèi)部材料、芯片粘接工藝和內(nèi)引線數(shù)量位置等進(jìn)行觀察，識(shí)別芯片標(biāo)識(shí)是否為原廠標(biāo)注、焊接或粘接工藝是否為原廠工藝等信息，從而判定該電子元器件產(chǎn)品是否為假冒翻新產(chǎn)品。而在包裝國(guó)產(chǎn)化識(shí)別過(guò)程中，若觀察電子元器件內(nèi)部芯片表面存在進(jìn)口廠家標(biāo)識(shí)，則可判定該產(chǎn)品為包裝國(guó)產(chǎn)化。3款通過(guò)內(nèi)部目檢觀察芯片表面識(shí)別出的包裝國(guó)產(chǎn)化電子元器件產(chǎn)品如圖2所示。圖2a所示的是某國(guó)產(chǎn)16通道模擬多路復(fù)用器的內(nèi)部目檢結(jié)果圖，從圖中的芯片標(biāo)識(shí)上可知該芯片為美國(guó)Vishay Siliconix公司的進(jìn)口芯片；圖2b所示的是某國(guó)產(chǎn)SDRAM存儲(chǔ)器的內(nèi)部目檢結(jié)果圖，從圖中的芯片標(biāo)識(shí)上可知該芯片為美國(guó)Micron Technology公司的進(jìn)口芯片；圖2c所示的是某國(guó)產(chǎn)晶體振蕩器的內(nèi)部目檢結(jié)果圖，從圖中的芯片標(biāo)識(shí)上可知該芯片為日本Nippon Precision Circuits（簡(jiǎn)稱為NPC）公司的進(jìn)口芯片。以上3款電子元器件均屬于包裝國(guó)產(chǎn)化。

圖2 3款包裝國(guó)產(chǎn)化電子元器件內(nèi)部目檢試驗(yàn)結(jié)果。

相較于試驗(yàn)鑒定而言，技術(shù)文件審查是一種間接甄別方法，它能夠全面且高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電子元器件包裝國(guó)產(chǎn)化進(jìn)行識(shí)別，但其存在偽造佐證材料的風(fēng)險(xiǎn)。而試驗(yàn)鑒定能夠提供直接證據(jù)來(lái)甄別電子元器件包裝國(guó)產(chǎn)化，但現(xiàn)有的技術(shù)手段還無(wú)法滿足所有電子元器件包裝國(guó)產(chǎn)化情形識(shí)別。因此，電子元器件的包裝國(guó)產(chǎn)化識(shí)別是需要同時(shí)利用技術(shù)文件審查和試驗(yàn)鑒定兩種方法，通過(guò)試驗(yàn)分析結(jié)果來(lái)證明技術(shù)文件等佐證材料的真實(shí)性，確保電子元器件的包裝國(guó)產(chǎn)化識(shí)別準(zhǔn)確且可靠。

3 包裝國(guó)產(chǎn)化的判據(jù)

要準(zhǔn)確識(shí)別出包裝國(guó)產(chǎn)化電子元器件產(chǎn)品，構(gòu)建清晰有效的判據(jù)體系是關(guān)鍵。目前我國(guó)還沒有建立針對(duì)包裝國(guó)產(chǎn)化電子元器件的鑒定標(biāo)準(zhǔn)或指南，缺乏相應(yīng)的判定依據(jù)?；诖罅康脑囼?yàn)案例收集、分析和整理，經(jīng)元器件研制、鑒定檢驗(yàn)和元器件使用等多方的調(diào)研、討論與總結(jié)，針對(duì)包裝國(guó)產(chǎn)化的判據(jù)體系開展研究。

包裝國(guó)產(chǎn)化電子元器件的鑒定需要通過(guò)試驗(yàn)鑒定手段來(lái)識(shí)別存疑信息，同時(shí)結(jié)合技術(shù)資料審查對(duì)產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化情況進(jìn)行評(píng)估，形成完整的證據(jù)鏈，以確保待評(píng)估的電子元器件不存在包裝國(guó)產(chǎn)化情形。電子元器件可判定為包裝國(guó)產(chǎn)化的情形主要包含以下5種：1）試驗(yàn)鑒定發(fā)現(xiàn)芯片表面存在進(jìn)口廠商標(biāo)識(shí)；2）試驗(yàn)鑒定發(fā)現(xiàn)芯片表面僅有編碼、代碼，無(wú)生產(chǎn)廠家標(biāo)識(shí)，且其物理版圖與進(jìn)口器件一致，而廠家無(wú)法提供芯片來(lái)源證明材料，如源代碼、物理版圖、仿真結(jié)果和芯片流片合同等；3）無(wú)法提供晶圓、芯片來(lái)源信息，或填報(bào)信息存在明顯的異常；4）流片工藝與代工廠家工藝特征存在明顯的偏離，存在填報(bào)虛假信息情形；5）通過(guò)結(jié)構(gòu)分析獲取的芯片所用材料分析結(jié)果與廠家填報(bào)的材料信息存在顯著的差異。針對(duì)混合集成電路器件和二次封裝器件的包裝國(guó)產(chǎn)化鑒定，可重點(diǎn)考慮以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：1）核心芯片是否為進(jìn)口芯片；2）輔助芯片是否具備國(guó)產(chǎn)化替代能力且無(wú)安全隱患。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了我國(guó)電子元器件在實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代過(guò)程中所面臨的包裝國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，針對(duì)電子元器件的包裝國(guó)產(chǎn)化情形給出了初步的定義，梳理并總結(jié)了電子元器件包裝國(guó)產(chǎn)化的兩類識(shí)別方法，即技術(shù)資料審查方法和試驗(yàn)鑒定方法。通過(guò)大量的試驗(yàn)案例收集、分析和整理，結(jié)合多方研討，初步地形成了電子元器件包裝國(guó)產(chǎn)化的判據(jù)體系。電子元器件的包裝國(guó)產(chǎn)化判定是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，需要元器件研制單位的積極配合，需要充分地發(fā)揮第三方鑒定機(jī)構(gòu)的獨(dú)立性，需要元器件使用單位的高度重視，才能完善地形成一套全面、高效、可行的電子元器件國(guó)產(chǎn)化的判據(jù)體系，切實(shí)地推進(jìn)電子元器件的國(guó)產(chǎn)化替代。