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Une automobile de qualité supérieure? Stuart Cording

 

L’arrivée de l’électronique dans l’automobile remonte aux années 20 ou 30, à l’époque où les premières radios furent installées dans les voitures. Cependant, profiter d’un peu de musique tout en conduisant demeurait un plaisir rare, puisqu’une telle installation coûtait environ un quart du prix du véhicule. Lorsque l’usage de semi-conducteurs s’est répandu durant les années 1960, les transistors ont rapidement intégré le système d’allumage. Et moins d’une décennie plus tard, Ford intégrait un processeur permettant au moteur de piloter le carburateur par commande électronique. Depuis, les fonctions à assistance électronique dans le secteur automobile se sont multipliées, au point que les voitures modernes sont pratiquement capables de conduire de façon autonome.

On n’arrête pas l’électronique automobile…

Au cours des années 1990, c’est l’ensemble du secteur de l’électronique grand public qui a connu un véritable boom et l’électronique automobile ne représentait plus qu’une portion congrue de l’activité des fournisseurs de composants électroniques. Les trois plus grands constructeurs américains de l’époque (Ford, Chrysler et General Motors) peinaient à obtenir de leurs fournisseurs de composants électroniques qu’ils respectent scrupuleusement leurs exigences de qualité strictes. En effet, l’objet de leur demande était de disposer de composants capables de fonctionner plus de dix ans dans des conditions extrêmes de température et d’humidité et dont le fournisseur pourrait garantir la disponibilité sur commande à long terme. En comparaison, les fabricants de produits électroniques de grande consommation étaient bien moins exigeants.

 

Consommateur

Automobile

Plage de température ambiante

0 °C – +85 °C

De -40 °C à +85 °C~+175 °C

Durée de vie

Env. 3 ans

> 10 ans

Taux de défaillance acceptable

FIT < 30 à 100

Objectif : zéro

Disponibilité des composants

De 2 à 3 ans

> 10 ans

 

Figure 1: Différence entre les niveaux d’exigence en matière de qualité et de robustesse pour les appareils à semi-conducteurs utilisés dans l’électronique grand public et dans le secteur automobile.

Les trois constructeurs américains ont alors décidé de former ensemble l’Automotive Electronics Council (AEC), un organisme se donnant pour mission de définir des normes de qualité applicables à l’ensemble du secteur automobile. Il s’ensuivit des consultations avec les fournisseurs de semi-conducteurs, lesquelles aboutirent à l’adoption de la norme AEC-Q100 définissant le test de contrainte pour la qualification de circuits intégrés. D’autres normes suivirent, notamment l’AEC-Q101 pour les semi-conducteurs discrets et l’AEC-Q200 pour les dispositifs passifs.

AEC-Q001

Directives pour le Part Average Testing

AEC-Q002

Directives pour le Statistical Yield Analysis

AEC-Q100

Test de contrainte basé sur un mécanisme de défaillance pour la qualification de circuits intégrés

AEC-Q101

Test de contrainte basé sur un mécanisme de défaillance pour la qualification de semi-conducteurs discrets

AEC-Q102

Test de contrainte basé sur un mécanisme de défaillance pour la qualification de semi-conducteurs optoélectroniques discrets

AEC-Q103

Test de contrainte basé sur un mécanisme de défaillance pour la qualification de capteurs utilisés dans les applications automobiles

AEC-Q104

Test de contrainte basé sur un mécanisme de défaillance pour la qualification de modules multipuces

AEC-Q200

Test de contrainte pour la qualification de composants passifs

 

AQG-324 Test de contrainte pour la qualification de modules de puissance

Figure 2: Quelques directives et tests établis par l’Automotive Electronics Council pour la qualification de composants destinés aux applications automobiles.

L’objectif de ces normes est de faire en sorte que les composants de qualité automobile soient plus minutieusement testés et que leur fabrication fasse l’objet d’une surveillance plus stricte que les composants destinés au marché des consommateurs. Et ce n’est que justice quand on pense à ce qui est ici en jeu. Le prix moyen d’une voiture dans l’UE se situe aujourd’hui aux alentours de 32 000 euros, soit plus de la moitié du revenu annuel moyen par foyer qui est actuellement estimé à 55 000 euros. Quiconque souhaite conquérir une part de marché avec un produit réclamant un tel investissement personnel se doit de proposer systématiquement un produit fiable et durable.

Seulement, le fait qu’il réponde à une norme AEC-Q ne signifie pas forcément qu’un composant est de qualité automobile. Certains fournisseurs ont mis en place des procédures pour s’assurer dès sa conception qu’un composant électronique puisse être utilisé pour des applications automobiles. Chez Vishay, par exemple, on veille dès la phase de conception d’un composant au respect des directives AMDEF (analyse des modes de défaillance et de leurs effets) qui garantissent que le produit fini répond aux exigences en matière de robustesse, de durabilité et de fonctionnalité des applications automobiles.

C’est seulement au cours de la phase de qualification que des normes comme l’AEC-Q100 entrent en jeu. Malgré cela, il ne suffit pas de prouver que quelques pièces triées sur le volet passent les tests pour déclarer que toute la série est de qualité automobile. Il faut en effet que l’ensemble de la chaîne de fabrication réponde aux normes les plus strictes et que le processus de fabrication soit surveillé afin de pouvoir intervenir promptement en cas de panne. Ces dispositions sont prévues par l’IATF 16949, une norme applicable aux systèmes de gestion de la qualité et la prévention des défaillances dans les chaînes d’approvisionnement et les processus d’assemblage automobiles.

Vishay, comme la plupart des fournisseurs ayant adopté une telle démarche, vise le zéro défaillance, mais cela n’empêche cependant que des problèmes surviennent occasionnellement le long de la chaîne. En cas de défaillance d’un composant, le fabricant propose de réaliser une analyse accélérée des défaillances. C’est ce qu’on appelle couramment la 8D, une méthode de résolution de problèmes s’appuyant sur huit disciplines. Cette analyse permet de déterminer si le composant est défaillant en raison d’un défaut de fabrication ou de conception (qu’il faut dès lors rectifier) ou pour une autre cause.

Un tel niveau d’engagement envers les exigences de qualité des équipementiers automobiles et de leurs fournisseurs (niveaux 1, 2 et 3) est indispensable pour fidéliser les clients de l’industrie automobile qui ne souhaitent traiter qu’avec des partenaires capables de s’engager sur le long terme. C’est pourquoi Vishay ajoute un label Automotive Grade aux fiches techniques des composants testés conformes.

Vishay a aussi adopté une « Safe Launch Policy », une politique de lancement sécurisé. Cette procédure comprend une évaluation des conditions extrêmes de traitement, une analyse du rendement, des examens de la capacité des processus et des tests de fiabilité. Enfin, les produits de qualité automobile sont présentés pour approbation suivant le processus d’approbation des pièces de production (PPAP). La chaîne de production est en outre soumise à un programme de détection des pièces non conformes (Maverick Lot Program) s’appuyant sur des critères tels que le PAT (part average testing), le SYL (statistical yield limit) et le SBL (statistical bin limit) des semi-conducteurs. Ce programme s’inscrit dans les normes AEC-Q001 et AEC-Q002 et a pour but de rechercher les pièces et les lots statistiquement différents. De plus, les exigences établies par l’AEC sont révisées tous les deux ans, ce qui constitue une assurance supplémentaire de la qualité et de la fiabilité des pièces conformes aux normes.

Vishnay est un fabricant très engagé sur le marché de l’électronique automobile. La firme propose en effet une large gamme de semi-conducteurs discrets et de composants passifs (condensateurs, inductances, résistances – y compris de types non linéaires…). Côté semi-conducteurs, Vishnay fournit notamment des diodes, des redresseurs, des MOSFET et des commutateurs analogiques. Le fabricant propose également des dispositifs optoélectroniques complexes, tels que des capteurs de proximité et des capteurs de reconnaissance gestuelle destinés à intégrer l’interface homme-machine (IHM) d’un véhicule.

Figure 3: le capteur optique de qualité automobile VCNL3030X01 convient parfaitement à plusieurs applications, dont les applications de détection de force intégrées aux IHM des véhicules.

Conclusion

Parce que le marché de l’automobile est très exigeant sur le plan de la qualité, de la fiabilité et de la disponibilité des composants, les fournisseurs qui désirent l’intégrer doivent faire preuve de sérieux et d’engagement. Si cela en a jadis découragé plus d’un, des circonstances favorables telles que l’électrification du parc automobile et un besoin de semi-conducteurs qui devrait bientôt dépasser les 900 dollars par véhicule en moyenne rendent ce marché de nouveau très attractif. Pour Vishay, le label Automotive Grade ne se contente pas d’indiquer qu’un produit a passé les tests requis ou qu’il répond aux normes AEC-Q. Il indique avant tout que le produit dépasse les exigences minimales afin d’offrir aux constructeurs (et par conséquent au client final) une garantie de fiabilité et de sûreté de fonctionnement.



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