巨新科帶你了解“車規(guī)芯片”

近年來(lái)，車輛智能化，網(wǎng)聯(lián)化和電動(dòng)化得到了飛速發(fā)展，車輛對(duì)芯片的要求不論是從數(shù)量還是從性能方面來(lái)說(shuō)都增長(zhǎng)很快。時(shí)下，裝載良好的芯片才能使汽車更具競(jìng)爭(zhēng)力，整車廠對(duì)于汽車芯片更是給予前所未有的重視。

車規(guī)時(shí)代”到來(lái)

“缺芯潮”中，MCU控制芯片是對(duì)車廠挑戰(zhàn)最大的產(chǎn)品，尤其高性能、高可靠、高安全的車規(guī)控制芯片，而這塊市場(chǎng)此前一直是國(guó)際大廠的天下，國(guó)內(nèi)創(chuàng)新企業(yè)尚是空白。

車規(guī)半導(dǎo)體某企業(yè)前段時(shí)間發(fā)布了一款高可靠、高安全、高性能、廣覆蓋的車控MCU E3、其功能安全等級(jí)達(dá)到了ISO 26262 ASIL D級(jí)；這款控制芯片據(jù)稱可覆蓋汽車車身、底盤、動(dòng)力、BMS、網(wǎng)關(guān)、T-Box等各項(xiàng)應(yīng)用，目前已有近20家車廠和Tier1開(kāi)展了基于它的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。從一家公司獲得的數(shù)據(jù)來(lái)看，該芯片在性能上已超過(guò)當(dāng)前世界上已經(jīng)推出的各種MCU，應(yīng)該是當(dāng)前世界上性能最好的MCU控制芯片之一。當(dāng)然具體是什么情況還有待官方提供更加詳盡的資料。

到底何為車規(guī)級(jí)芯片？

“車規(guī)”的關(guān)注度，正變得越來(lái)越高，但何為真正意義上的車規(guī)級(jí)芯片？市場(chǎng)聲音仍有些嘈雜，有的廠商通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證就聲稱達(dá)到車規(guī)級(jí)，有的認(rèn)為還需要通過(guò)ISO 26262認(rèn)證。還有廠商宣稱自己通過(guò)了相關(guān)認(rèn)證，但實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，表現(xiàn)卻不達(dá)標(biāo)，又是什么原因？為何“車規(guī)”如此重要？車廠如此看重？對(duì)于以上問(wèn)題，下文會(huì)逐一介紹。

與其他消費(fèi)級(jí)工業(yè)電子元件相比，汽車電子元件需要面對(duì)更為苛刻的外部工作環(huán)境，使用壽命要求更長(zhǎng)，可靠性和安全性要求更高。

“車規(guī)認(rèn)證”即是針對(duì)這些使用場(chǎng)景特點(diǎn)，對(duì)汽車芯片的生產(chǎn)流程和產(chǎn)品設(shè)定了相關(guān)認(rèn)證要求，滿足所有要求，才能通過(guò)“車規(guī)認(rèn)證”。而車規(guī)級(jí)芯片，是指完全滿足所有“車規(guī)認(rèn)證”要求，并通過(guò)第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證的汽車芯片。

那么真正意義上的車規(guī)級(jí)芯片究竟需要通過(guò)什么樣的對(duì)應(yīng)認(rèn)證呢？具體指標(biāo)與維度是什么？當(dāng)前行業(yè)內(nèi)比較普遍的芯片車規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)包括可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q系列和功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262等。通常經(jīng)過(guò)這兩個(gè)準(zhǔn)則的確定才可被稱之為“車規(guī)級(jí)芯片”。

AEC-Q100：芯片前裝上車的“基本門檻”

AEC-Q系列是主要針對(duì)可靠性評(píng)估的規(guī)范，詳細(xì)規(guī)定了一系列的汽車電子可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。其中，業(yè)內(nèi)普遍熟知的AEC-Q100是基于失效機(jī)理的集成電路應(yīng)力測(cè)試鑒定，是適用于車用芯片的綜合可靠性測(cè)試，也是汽車行業(yè)零部件供應(yīng)商生產(chǎn)的重要指南。通過(guò)AEC-Q100測(cè)試，能夠保障芯片長(zhǎng)期可靠能用，即不損壞。

通過(guò)AEC-Q100可靠性認(rèn)證試驗(yàn)條件，需要多輪驗(yàn)證且過(guò)程中更多側(cè)重多方協(xié)作（晶圓廠、封測(cè)廠等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的配合），周期一般比較長(zhǎng)。芯片設(shè)計(jì)廠商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段需把可靠性要求置于極高的優(yōu)先地位，才能保證產(chǎn)品達(dá)到環(huán)境應(yīng)力提速驗(yàn)證和壽命提速仿真驗(yàn)證要求、封裝驗(yàn)證等等苛刻的要求也就需要芯片廠商對(duì)車規(guī)芯片進(jìn)行充分而又成功的制造，以便能夠在早期各個(gè)環(huán)節(jié)都能到位，確保在驗(yàn)證上符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)與要求。

ISO 26262：汽車供應(yīng)鏈的“準(zhǔn)入門票”

僅僅保障“能用”、“不損壞”顯然是不夠的，真正的“車規(guī)級(jí)芯片”需滿足對(duì)功能安全機(jī)制的考量和認(rèn)證，隨著智能駕駛/無(wú)人駕駛的逐步落地，越來(lái)越多的汽車零部件加強(qiáng)了對(duì)功能安全的需求，而ISO 26262則是全面規(guī)范汽車零部件以及芯片功能安全的基本規(guī)則。功能安全重在確保功能正常而不發(fā)生突發(fā)問(wèn)題并能正常告警和安全實(shí)施，屬于能力層面。行業(yè)內(nèi)對(duì)功能安全認(rèn)證比較采用ISO 26262《道路車輛功能安全》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。因此通過(guò)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證也就成了當(dāng)下汽車供應(yīng)鏈廠商的進(jìn)入規(guī)則。

ISO 26262除了關(guān)注控制隨機(jī)硬件失效外，還關(guān)注避免系統(tǒng)性失效的發(fā)生，系統(tǒng)性失效其實(shí)占到了“失效”的大部分，許多問(wèn)題產(chǎn)生于系統(tǒng)性失效，這些失效背后有不同成因，也許是未能遵循最佳實(shí)踐中某些規(guī)范，也許是未能及時(shí)開(kāi)展同行評(píng)審，等等。