La Supply Chain de développement

www.thalesgroup.com/microelectronics La Supply Chain de développement Conférence du 05 avril 2012 Salon Microwave & RF

2 / Les enjeux LE MODELE DE LA SUPPLY CHAIN EST-IL APPLICABLE POUR LE DEVELOPPEMENT? PRODUCTIVITE / REACTIVITE INNOVATION / COMPETITIVITE

3 / Les différentes facettes de l innovation OFFRE TECHNOLOGIE USAGE BUSINESS MODEL PROCESSES TECHNO PUSH OU MARKET PULL? UN MELANGE DES DEUX

4 / Sommaire Les leviers en support de l innovation Faire autrement et non Faire du superflu Faire mieux et non Refaire Faire plus et non Faire trop Faire plus vite et non Faire trop peu Ou une expérience cognitive conjointe l exemple de Thales

5 / Les bases L INNOVATION N EST PAS LE FRUIT DU HASARD ELLE RESULTE DE PROCESSUS ITERATIFS DANS LE MOYEN OU LONG TERME ELLE SE NOURRIT DE LA COMPLEMENTARITE DES ACTEURS CONCERNES C EST AVANT TOUT UNE VISION STRATEGIQUE TRANSVERSALE ET VOLONTARISTE

6 / L enchaînement des tâches LE POINT DE DEPART UNE IDEE, UN PROJET, UN BESOIN.

7 / L exemple d un amplificateur de puissance (1/2) HPA Ka : 31-37GHz / 37dBm / 5W (interconnexion avec dénivelé) Conçue pour présenter, côté puce, une self équivalente «optimale» L interconnexion LB permet des adaptations d impédance spécifiques et s adapte aux MMICs non 50W. >

8 / L exemple d un amplificateur de puissance (2/2) HPA Ka : Adaptation d impédance spécifique Self préconisée aux accès MMIC (*) = 0,19nH ou 3 fils // de 500µm (déroulés) 4 configurations simulées: Rouge=0,19nH Vert=Interconnexion large bande (900µm) Bleu=0,33nH ou 3 fils // de 900µm (déroulés) (*) cf. fabriquant MMIC MPA pour fonctionnement optimal (puissance). L interconnexion est conçue pour reproduire l impédance préconisée aux accès du MMIC.

9 / Alimenter la réflexion stratégique Propriété intellectuelle: Brevet déposé Domaines Applications types WIFI dans la bande des 60GHz Futur radar anti-collision 77-81GHz Haut-debit sur fibre optique (100Gbps et plus) Imagerie mm (> 100 GHz) exploiter l efficience des technologies

10 / Une complémentarité effective DES PROCESSUS ET DES OUTILS EQUIPE PLURI- DISCIPLINAIRE DES MOYENS PERFORMANTS DES REGLES DE CONCEPTION

11 / Une complémentarité effective DES PROCESSUS ET DES OUTILS EQUIPE PLURI- DISCIPLINAIRE DES MOYENS PERFORMANTS DES REGLES DE CONCEPTION

12 / Une équipe pluri-disciplinaire AUTONOMIE OUI MAIS EVOLUTION DES TECHNOLOGIES Savoir-faire pointu Vitesse d implémentation DESIGNERS TECHNOLOGUES FOURNISSEUR PRIVILEGIER UNE DEMARCHE SYSTEMIQUE A UN PROCESSUS SEQUENTIEL : PROJECT MANAGER INDUSTRIEL LE CO-DESIGN

13 / Une équipe pluri-disciplinaire

14 / Une complémentarité effective DES PROCESSUS ET DES OUTILS EQUIPE PLURI- DISCIPLINAIRE DES MOYENS PERFORMANTS DES REGLES DE CONCEPTION

15 / Des processus et des outils communs (1/2) CONCEVOIR, DEVELOPPER, QUALIFIER LA SOLUTION SLR SFR CDR TQR FQR Orienter Concevoir Développer Intégrer & vérifier Valider Production Offre TMI : - Capitalisation sur produits existants (moyens de test, testabilité, fabricabilité, définition,...) - Règles de conception (hyper, puissance,...) adaptées à l'état de l'art des fournisseurs et des moyens industriels de TMI Offre TMI : - Analyse de testabilité, couverture de test pour définir la stratégie de test et les moyens associés - Sélection des technologies, des procédés, des composants - Réalisation de maquettes fonctionnelles, industrielles, technologiques dans structure dédiée (Ligne Protos) - Analyses & expertises technologiques - Approvisionnement composants longs délais (Ligne Protos) Offre TMI : - Conception des moyens de test pour les phases prototypes & séries - Définition de la stratégie Make or Buy - Approvisionnement composants prototypes (Ligne Protos) - Analyse de la fabricabilité (technologies, substrats, mécaniques, composants, procédés,...) - Réalisation de prototypes dans structure dédiée (Ligne Protos) - Capitalisation, Traitement des Faits Techniques lors de la fabrication des protos - Définition du plan de qualification - Définition des séquences de screening série (déverminage) - Dossier de Définition - Dossier de Fabrication & Contrôles Offre TMI : - Mise au point & Validation des moyens de test pour les phases prototypes - Approvisionnement composants série - Zone de Maturité Technique (Ligne Protos) : mise au point des prototypes dans structure dédiée - Capitalisation, Traitement des Faits Techniques lors de la mise au point des protos - Mise en place des moyens de qualification (tests HAT/HASS, vibrations, chocs,...) - Mise en place des moyens de screening série (déverminage) Offre TMI : - Qualification du produit, tests HAT/ HASS, analyses destructives (DPA) - Validation et transfert des moyens de test dans la ligne de production série - Zone de Maturité Technique (Ligne Protos) : produit mature => transfert à la ligne de production série Outils & Moyens Proposés par TMI : - Ligne Prototypes : Structure avec des moyens dédiés (machines & ressources) pour l'approvisionnement, la fabrication de maquettes et protototypes en délais courts - Laboratoire Electronique : pour mise au point des produits et des moyens de test - Laboratoire Technologique : pour analyses et expertises technologiques et/ou procédés - Accès à des laboratoires universitaires ou autres si besoin - AGILE Collaboratif (gestion de la configuration applicable) : permet un échange des données techniques instantané entre CLIENT<->TMI<->Fournisseurs - Outil de gestion des Faits Techniques (configuration appliquée) : permet de capitaliser les évolutions de définition pendant les phases Conception/Développement & IVVQ - Outils de suivi des coûts versus coûts objectifs SLR : Solution Launch Review SFR : Solution Functional Review CDR : Critical Design Review TQR : Technical Qualification Review FQR : Final Qualification Review

16 / Des processus et des outils communs (2/2) Revues Cycle de vie AGILE Phases Définition du produit Appro lots de validation Production série Fin de vie Configuration de reference Evolutions Contenu configuration RLA PRELIMINAIRE Enregistrement DD uniquement dans Agile Construction de la configuration Configuration initiale d'approvisionnement PRINCIPES ET CYCLE DE VIE ECR Initialisée par méthodes (1) Définition: Enoncé de travaux Nomenclature Doc de definition Données numériques Specification d'appro Consommables PILOTE Configuration initiale de production PRR (2) PROTOTYPE Dossier codifié dans Agile et GPAO Gestion des évolutions ECR + ECO (4) Définition: Enoncé de travaux Nomenclature Doc de definition Données numériques Specification d'appro Consommables Configuration de production FAI (3) STR (3) Définition: Enoncé de travaux Nomenclature Doc de definition Données numériques Specification d'appro Consommables PTR PRODUCTION Configuration de fin de vie Définition: Enoncé de travaux Nomenclature Doc de definition Données numériques Specification d'appro Consommables INACTIF Nomenclatures Dossiers de définition et fabrication Outillages GPAO - Nomenclature non connue - Article produit fini créé pour positionnement commande. CBN / Commande DFC (1ere vers.) Instructions outillage Gamme Test CBN / Commande / OF DFC (valide) Instructions outillage Gamme Test CBN / Commande / OF DFC (valide) Instructions outillage Gamme Test (1): ECR initialisée par les méthodes (validation passage statut article PILOTE) Cicuit de notification standard: Resp ilot / Support ilot / RIA / KAM (2) ECR initialisée par les methodes. La validation conditionne le passage en statut prototype Approbateur: QCI et responsable Ligne Observateur: (circuit standard): Support ilot / RIA / KAM / DAF (3) Circuit de signature similaire point (2). La revue conditionne le passage en statut production (4) L'ECR est nécessaire en phase PILOTE si: - Actions complémentaires au traitement de la modification. - Impact sur la Nomenclature / Dossier de Définition (collecteur de coût sur ECR) Circuit de signature standard: - Approbateurs: Méthodes ilot / RIA-KAM - Observateurs: Appro / Ordo / Resp Ilot / Methode centale (si non emetteur ECR) si nécessaire: Achat / Contrôle entrée. Classeur procédures générales client CAO DAO données client Plateforme collaborative GED Workflow : modification ECR et ECO avec signature électronique

17 / Une complémentarité effective DES PROCESSUS ET DES OUTILS EQUIPE PLURI- DISCIPLINAIRE DES MOYENS PERFORMANTS DES REGLES DE CONCEPTION

18 / Des moyens performants (1/4) Laboratory and characterisation equipment Dage Multifunction mechanical testing Metallographic Cross section Microscopes with auto analysis software Mechanical traction equipment Contaminometer X ray Fluorescence X SEM analysis with element detection: electron microscope SAM analysis: acoustic microscope DSC, TGA, TMA (Tg) analysis 3D Thermal simulation (Ansys LTD pro) and characterisation set up

19 / Des moyens performants (2/4) Electrical simulation : ORCAD Pspice Analytical modeling : MathCAD Placement and routing :Graffy 3D Mechanical design : AutoDesk inventor 3D Thermal simulation : Ansys NLT pro 3D Electromagnetic simulation : HFSS RF and microwave circuit simulation : ADS

20 / Des moyens performants (3/4) Hardware Development Microwave Lab Resources Vector Network Analysers (40GHz) Spectrum Analyser (67GHz) Probe station, test fixture Temperature test chamber S_StabCircle2 L_StabCircle2 indep(l_stabcircle2) (0.000 to 21.000) indep(s_stabcircle2) (0.000 to 21.000) Electronic Lab Resources 177m ² exclusive for electrical test (HV and LV) Compliant with safety standards High voltage certified staff AC Power supply (5kVA / 300Vrms / 40 to 5000Hz) DC Power supply (10kW / 600Vdc) DC Electronics loads (600W / 80Vdc ) Scope (400 MHz, 4 Ch, 12.5 Mpts/Ch ) High Voltage probes (up to 20kV) DC current probes

21 / Des moyens performants (4/4) Laboratory and characterisation equipment HALT/HASS Trail means Qualmark Typhoon 3.0 Temperature 100 C to 200 C (60 C/min) Vibration 3 axis / 2Hz to 10kHz / 50gRMS Vibration system LDSV830-335 1 axis / 10Hz to 10kHz / 9,8kN Mechanical shock AVCO type SM105 1500g / 0,5ms 500g / 1ms Centrifugation Equipment Up to 15000g Air-air Thermal shocks and cycling Secasi / Climats -55 C to +250 C Mono chamber equipment 1 to 10 C/ min Two Chambers equipment Humidity Chamber Vösth VC0018 +85 C / 100% HR

22 / Une complémentarité effective DES PROCESSUS ET DES OUTILS EQUIPE PLURI- DISCIPLINAIRE DES MOYENS PERFORMANTS DES REGLES DE CONCEPTION

23 / Règles d implantation : substrat organique e a a d f Tranche métallisée : pas de retrait du plan cuivre d o Plan plein cuivre Plan plein cuivre b g c Plan plein cuivre m c g Zone d accès hyper o g Ouverture usinée h k p p j

24 / Règles d implantation : céramique couche mince Piste conductrice Résistance Solder Mask Capacité polyimide

25 / Des règles sur les process d assemblage EFFET FIABILITE Le ménisque de colle est visible sur 100% du périmètre Limite acceptable > 50% EFFET QUANTITE Design Composants Taille des pads/ nombre de fils à câbler ( réduction du rework) Non compatible pour 2 fils

26 / Des choix technologiques (1/3) Process micro-câblage ENEPIG Alternative aux finitions : NiAu chimique (ENIG) pour le brasage CMS NiAu électrolytique pour le bonding Au et Al Et aux double finitions telle que ENIG/OSP la téléphonie mobile pour les contacts et la fiabilité des brasures. Finition ENEPIG compatible des procédés d assemblage CMS et micro

27 / Des choix technologiques (2/3) Intérêt ENEPIG pour wedge bonding Pd = barrière entre Ni et Au Evite les remontées de Ni en surface qui fragilisent l adhérence du bonding Paramètres de bonding fil Au identiques pour finitions ENEPIG et NiAu électrolytique Pas de remise en cause du process Coût ENEPIG < Coût NiAu électrolytique -60% pour 0,5µm Au électrolytique en g 15 Pull Tests - Soudabilité - Vieillissement 3h 125 C + 60h 150 C 25 20 10 5 6 >19,3 Référence NiAu électro (Au 0,5µm) >22,3 >19,9 19,5 ENEPIG Ciretec ST Atotech Berlin >23,1 21,1 13,5 ENEPIG Lithos ST Paragon Chimie Atotech >21,2 12,6 8,5 Ag chimique Echantillon 2 Shear Tests composants - CTA (-55 C; +125 C) 5,14 5,40 6,03 4,81 6,06 6,20 T0 3h 125 C 60h 150 C Force en kg/mm² 4 1,24 2 T0 0 Sanction MIL STD 883 CIRETEC ENEPIG LITHOS ENEPIG 200 CTA 500 CTA Fiabilité report composant par collage

28 / Des choix technologiques (3/3) Process CMS Applications CMS: intérêt de la couche de Pd Barrière entre nickel et joint de brasure pas de diffusion de Ni dans la brasure Améliore la tenue mécanique de l IMC: limite la formation de (Cu,Ni)6Sn5 responsable des «brittle fractures» NiAu chimique (ENIG) Ni 3 P Ni-P (Cu,Ni) 6 Sn 5 NiSnP NiPdAu (0,3µm de Pd) Finition sélective compatible des design SMD (Solder Mask Define) => Pas de migration

29 / En amont du derisking technologique Interconnexion souple connecteur coaxial vers ligne µruban: La connexion est de type rigide par brasure SnPbAg Le raccordement se fait avec un ruban d Au Une analyse détaillée pour éviter le rework

30 / En final de l optimisation industrielle Filtre réglable 0.00-10.00 Comp_nom_court_long Lfil_0.7mm Curve Info db(s(2,1)) Setup1 : Sw eep1 db(s(2,1))_1 Imported db(s(2,1))_2 Imported ANSOFT -20.00 Y1-30.00-40.00-50.00 13.00 13.50 14.00 14.50 15.00 15.50 16.00 16.50 17.00 Freq [GHz] Des innovations pour s affranchir des dérives structurelles

31 / La Supply Chain de développement