Fachbeitrag von KAMAKA, Mitglied im KMU-Verbund Best of Space (BoS)

Langfristig verfügbare Elektronik ist in vielen Branchen unverzichtbar – doch Produktabkündigungen, Allokationen und technologische Veränderungen stellen Entwickler und Beschaffer zunehmend vor Herausforderungen. Besonders bei langlebigen Systemen in Defense, Military, Medical und Industrial kann der Ausfall eines einzelnen Bauteils weitreichende Folgen haben. Ein systematisches Life Cycle Management kombiniert mit Bare-Die-Lösungen eröffnet hier neue Möglichkeiten, bestehende Designs langfristig abzusichern.

Elektronische Systeme in industriellen, medizinischen oder militärischen Anwendungen sind häufig über viele Jahre oder sogar Jahrzehnte im Einsatz. Die Lebenszyklen der darin eingesetzten Halbleiter sind dagegen oftmals deutlich kürzer. Wird ein Bauteil abgekündigt oder ist aufgrund von Allokationen nicht mehr verfügbar, stehen Unternehmen vor der Frage, wie sich bestehende Designs weiterhin produzieren, warten oder reparieren lassen.

Ein effektives Obsolescence Management beginnt deshalb lange vor der tatsächlichen Abkündigung eines Bauteils. Entscheidend sind unter anderem die frühzeitige Überwachung kritischer Komponenten, Product Change Notifications und End-of-Life-Meldungen sowie die Planung möglicher Last-Time-Buys. KAMAKA verbindet diese Aufgaben mit Beschaffungs-, Test- und Engineering-Lösungen. Zum Leistungsspektrum gehören unter anderem der Zugriff auf obsolete oder allokierte Komponenten, ein Anti-Counterfeiting-Programm sowie Life Cycle Management mit Last-Time-Buy-, End-of-Life- und Product-Change-Notification-Service.

Bare Die als Alternative zur klassischen Wiederbeschaffung

Eine Möglichkeit, auf Obsoleszenz zu reagieren, ist der Einsatz von Halbleitern auf Die-Ebene. Bare Dies können insbesondere dann interessant sein, wenn ein ursprüngliches Gehäusebauteil nicht mehr produziert wird, die grundlegende Halbleiterfunktion jedoch weiterhin benötigt wird.

Dabei beschränkt sich der Ansatz nicht auf einzelne Komponentenklassen. Unterstützt werden verschiedene Industriestandards ebenso wie kundenspezifische Setups. Zu den Dienstleistungen gehören Bare-Die-Cross-Referencing, Die Re-Engineering, Zugriff auf Bestände obsoleter Dies, Wafer Dicing sowie Dummy Bare Dies. Ergänzt wird dies durch Wafer- und Die-Level-Tests, unter anderem für bipolare Transistoren, Komparatoren, Digital- und Logic-Bausteine, Dioden, MOSFETs und JFETs, Operationsverstärker, Transistoren und Spannungsregler. Auch Class-H- und Class-K-Testanforderungen können berücksichtigt werden.

Gerade in langlebigen Anwendungen kann dieser Ansatz dazu beitragen, eine technische Lösung weiterzuführen, ohne unmittelbar ein komplettes Redesign der Baugruppe durchführen zu müssen.

Reproduktion obsoleter Bare Dies

Wenn Originalkomponenten nicht mehr verfügbar sind, kann auch die Reproduktion eines obsoleten Bare Dies eine Option sein. KAMAKA Electronic verfolgt hierbei einen Ansatz, bei dem Abmessungen und Pad-Positionen an das ursprüngliche Die angepasst werden können. Die elektrischen Parameter können entsprechend dem ursprünglichen Datenblatt oder einer vereinbarten Spezifikation ausgelegt werden. Gleichzeitig sind flexible Mindestproduktionsmengen und Kostenstrukturen vorgesehen.

Der Ansatz richtet sich insbesondere an langfristige Projekte, bei denen eine klassische Neuentwicklung eines ASIC wirtschaftlich nicht sinnvoll wäre. Die Reproduktion eines bestehenden Designs kann hier eine Alternative darstellen, um die Verfügbarkeit für ein bestehendes System zu verlängern.

Neben der Reproduktion bietet das Portfolio auch Custom Bare Die Design. Dabei können kundenspezifische Dies für kleine bis mittlere Stückzahlen entwickelt werden. Flexible Lösungen sollen eine Anpassung an die wirtschaftlichen und technischen Anforderungen des jeweiligen Projekts ermöglichen. Gleichzeitig können mehrere Funktionen monolithisch integriert und kundenspezifische Entwicklungen später in Standardprodukte überführt werden.

Ergänzt wird dies durch Standard-Bare-Die-Produkte, die auf langfristige Unterstützung und ein geringes Obsoleszenzrisiko ausgelegt sind. Diese Produkte werden nach ihrer Freigabe nicht durch Die-Shrinks oder Änderungen am Die modifiziert; zugleich soll eine von kurzfristigen Marktentwicklungen unabhängige Versorgung unterstützt werden.

Von der Spezifikation bis zur Langzeitversorgung

Eine nachhaltige Obsolescence-Strategie beginnt bereits bei der Auswahl des geeigneten Dies. KAMAKA Electronic betrachtet deshalb im Rahmen der Projektspezifikation nicht nur die elektrische Funktion, sondern auch Umwelt-, mechanische und kommerzielle Anforderungen.

Zu den elektrischen Eingangsdaten zählen beispielsweise Schaltpläne, Parameterlisten mit der Unterscheidung zwischen kritischen und nichtkritischen Eigenschaften sowie mögliche Cross-References zu einem äquivalenten Gehäusebauteil. Hinzu kommen Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Druck, Gasatmosphäre oder Strahlung sowie mechanische Anforderungen hinsichtlich Abmessungen, Integration, Interconnect und Assembly. Auch Budget, Prototypenstückzahlen, geplante Projektlaufzeit und mögliche spätere Designänderungen fließen in die Betrachtung ein.

Aus dieser Spezifikation ergibt sich ein Prozess von der Bauteilauswahl über Die Preparation, Prototyping, Test und Qualifikation bis hin zur Optimierung und Serienversorgung. Langzeitplanung und EOL-Management bilden dabei einen integralen Bestandteil des Konzepts.

Flexible Lieferformen für unterschiedliche Fertigungsprozesse

Auch die Form, in der Bare Dies bereitgestellt werden, spielt eine wichtige Rolle. Je nach Fertigungsprozess können unterschiedliche Output-Formate erforderlich sein. KAMAKA Electronic bietet unter anderem gesägte Wafer auf Tape, ungesägte und getestete Wafer sowie einzelne Dies in Waffle Packs oder Gel-Paks an. Die Versorgung kann sowohl Wafer-Frontend- als auch Wafer-Backend-Prozesse einbeziehen.

Damit lässt sich die Bereitstellung an bestehende Fertigungs- und Assembly-Prozesse anpassen, anstatt den Produktionsprozess zwingend an ein vorgegebenes Lieferformat anpassen zu müssen.

Obsolescence Management muss früher ansetzen

Obsoleszenz lässt sich nicht vollständig verhindern. Unternehmen können jedoch beeinflussen, wie stark eine Abkündigung ihre Produktion oder die langfristige Versorgung ihrer Kunden beeinträchtigt.

Eine Kombination aus kontinuierlichem Life Cycle Monitoring, frühzeitiger Beschaffung, qualifizierter Prüfung, Cross-Referencing und technischen Alternativen wie Bare-Die-Reproduktion oder kundenspezifischen Die-Lösungen erweitert den Handlungsspielraum erheblich. KAMAKA Electronic ergänzt diesen Ansatz unter anderem durch Anti-Counterfeiting, Requirement Engineering, qualifizierte visuelle und elektrische Testberichte, Supplier Risk Management sowie ein Long-Lifetime-Programm mit einer Laufzeit von bis zu 25 Jahren.

Gerade in Defense-, Military-, Medical- und Industrial-Anwendungen, in denen Produkte häufig deutlich länger im Feld bleiben als die darin eingesetzten Halbleiter verfügbar sind, wird Obsolescence Management damit von einer reinen Beschaffungsaufgabe zu einer langfristigen technischen Strategie.

KAMAKA Electronic Bauelemente Vertriebs GmbH begleitet Kunden dabei von der frühzeitigen Life-Cycle-Überwachung über die Beschaffung und Qualifikation bis hin zu Bare-Die-, Re-Engineering- und Langzeitversorgungslösungen.

Space Tech Expo, Stand G34