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什么是車規(guī)級(jí)芯片?

發(fā)布人:美男子玩編程 時(shí)間:2023-04-25 來源:工程師 發(fā)布文章

芯片按照應(yīng)用場景,通??梢苑譃橄M(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)、車規(guī)級(jí)和軍工級(jí)四個(gè)等級(jí),其要求依次為:軍工>車規(guī)>工業(yè)>消費(fèi)。


車規(guī)級(jí)芯片,顧名思義,是應(yīng)用到汽車中的芯片,不同于消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí),該類芯片對可靠性要求更高,例如,工作溫度范圍、工作穩(wěn)定性、不良率、使用壽命和安全性等。


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車規(guī)級(jí)芯片可以理解是要完全滿足生產(chǎn)流程和產(chǎn)品設(shè)定的相關(guān)認(rèn)證要求。


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AEC-Q系列標(biāo)準(zhǔn)

這里先說一說AEC-Q系列標(biāo)準(zhǔn),它是行業(yè)公認(rèn)的車規(guī)元器件認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。


AEC為美國汽車電子委員會(huì)(Automotive Electronics Council),是由通用、福特和克萊斯勒為建立一套通用的零件資質(zhì)及質(zhì)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)立,Q為Qualification的首字母,AEC-Q是AEC組織的車規(guī)元器件通用測試標(biāo)準(zhǔn)。


AEC成員包括主機(jī)廠OEM、零部件廠商Tire1和元器件廠商等,AEC-Q是一種自愿性認(rèn)證,不存在官方認(rèn)可一說,測試報(bào)告相當(dāng)于一份元器件全面的“體檢報(bào)告”。


NXP、TI、MPS等元器件供應(yīng)商對元器件執(zhí)行AEC-Q驗(yàn)證測試,然后自我宣稱滿足AEC要求,以提高產(chǎn)品競爭力和溢價(jià)能力。零部件廠商Tire1選擇并使用通過認(rèn)證的器件,OEM和Tire1負(fù)責(zé)審核AEC-Q報(bào)告。


車載元器件通過AEC-Q認(rèn)證是車用ECU質(zhì)量和可靠性保障的前提,車用元器件原則上都要滿足AEC-Q測試要求。


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AEC-Q適用于汽車用芯片、無源器件、分立半導(dǎo)體器件等類型元器件認(rèn)證,針對不同的元器件分別有不同的測試標(biāo)準(zhǔn)和測試項(xiàng)。


AEC-Q100適用于芯片,AEC-Q101適用于分立半導(dǎo)體器件,AEC-Q102適用于分立光電子器件,AEC-Q103適用于MEMS器件,AEC-Q104適用于多芯片模組,AEC-Q200適用于無源元件。



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通過AEC-Q100可靠性認(rèn)證試驗(yàn)條件,需要多輪驗(yàn)證且過程中更多側(cè)重多方協(xié)作(晶圓廠、封測廠等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的配合),周期一般比較長。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、壽命提速仿真驗(yàn)證要求和封裝驗(yàn)證等苛刻的要求。也需要芯片廠商對車規(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。

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ISO26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)

通過AEC-Q認(rèn)證是元器件進(jìn)入Tire1供應(yīng)鏈的第一步,對于涉及安全的應(yīng)用場景,如自動(dòng)駕駛等,還需要滿足ISO26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)。


ISO 26262是針對汽車電子的功能安全標(biāo)準(zhǔn),于2011年作為ISO標(biāo)準(zhǔn)正式頒布,此后,汽車業(yè)界開始采納應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)。


雖然標(biāo)準(zhǔn)的采納是自愿的,但在這樣的背景和趨勢之下,無論是汽車廠商還是零部件供應(yīng)商,為了滿足ISO 26262的要求,要盡快調(diào)整體制,完善規(guī)章制度,構(gòu)筑基于規(guī)格的生產(chǎn)流程,并由負(fù)責(zé)ISO 26262認(rèn)證的第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證。


ISO 26262目的是確?!鞍踩保瑸榱藢?shí)現(xiàn)這個(gè)目的,不僅要考慮ISO26262直接針對的電子系統(tǒng),還要考慮構(gòu)成電子系統(tǒng)的其他元件是否安全。此外,還必須明確ISO 26262的應(yīng)用場景,從整體上確保車載電子系統(tǒng)的安全性。


ISO 26262的體系結(jié)構(gòu)如下圖所示:


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要想通過ISO 26262認(rèn)證,芯片廠商同樣需要從芯片設(shè)計(jì)之初就以相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),包括芯片全生命周期的功能安全要求,涵蓋安全需求的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、集成、驗(yàn)證、確認(rèn)和配置等。


ECU在進(jìn)行關(guān)鍵器件選型、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、生產(chǎn)之后,整機(jī)會(huì)進(jìn)行環(huán)境可靠性試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證,需要滿足ISO/TS 16949標(biāo)準(zhǔn)或者不同車企的企標(biāo),如通用汽車的GMW3172標(biāo)準(zhǔn)、大眾VW80000標(biāo)準(zhǔn)等,通過認(rèn)證之后才能裝車。


真正的車規(guī)級(jí)芯片一般需要通過可靠性測試認(rèn)證+功能安全流程認(rèn)證+功能安全產(chǎn)品認(rèn)證,才能算完全滿足車規(guī)認(rèn)證中的所有要求,一款車規(guī)級(jí)芯片或元器件從前期的選型,到硬件設(shè)計(jì),到后面ECU的A/B/C樣件,再到DV/PV/EMC試驗(yàn)后裝車ET/PT,一般需要2年左右時(shí)間,才能進(jìn)入整車廠的供應(yīng)鏈,之后一般能擁有1-2年的供貨周期,隨著車型而改款。


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