全世界汽車缺芯帶你科普汽車芯片認(rèn)證

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【概要描述】全世界汽車缺芯帶你科普汽車芯片認(rèn)證

全世界汽車缺芯帶你科普汽車芯片認(rèn)證

隨著我國汽車工業(yè)特別是新能源汽車的高速發(fā)展，汽車電子市場(chǎng)規(guī)模也在高速增長，但我國汽車芯片一直缺芯少魂。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國汽車用芯片進(jìn)口率達(dá)95%，先進(jìn)傳感器、車載網(wǎng)絡(luò)、三電系統(tǒng)、底盤電控、ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）、自動(dòng)駕駛等關(guān)鍵系統(tǒng)芯片全部為國外壟斷，我國自主汽車芯片多用于車身電子等簡單系統(tǒng)。從國民經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量安全發(fā)展、汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的自主可控、汽車芯片產(chǎn)業(yè)的巨大市場(chǎng)機(jī)遇看，實(shí)現(xiàn)車規(guī)芯片的國產(chǎn)化和自主化，具有十分重要的戰(zhàn)略意義、現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

航順芯片作為32位高端微控制器（MCU）市場(chǎng)的佼佼者，從第一顆32位ARM內(nèi)核的工業(yè)級(jí)MCU起，便開始布局車規(guī)級(jí)MCU。從汽車電子后裝市場(chǎng)的推廣，到汽車前裝市場(chǎng)的引入和測(cè)試驗(yàn)證，經(jīng)過幾輪的產(chǎn)品迭代，經(jīng)受了汽車電子產(chǎn)品嚴(yán)苛的可靠性和安全性驗(yàn)證，航順HK32MCU正式進(jìn)入車規(guī)級(jí)微控制器市場(chǎng)。

HK32AUTO39A系列從產(chǎn)品研發(fā)到晶圓制程的選擇和生產(chǎn)，再到封測(cè)和測(cè)試，嚴(yán)格按照車規(guī)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)流程，產(chǎn)品歷經(jīng)大半年嚴(yán)格的可靠性測(cè)試，順利通過了AEC-Q100等級(jí)認(rèn)證。HK32AUTO39A系列基于ARM Cortex M0和M3內(nèi)核，除了支持GPIO、ADC、SPI、IIC、USART等通用MCU常規(guī)外設(shè)，還支持汽車LIN和CAN通訊接口，產(chǎn)品覆蓋了低、中、高端32位車規(guī)MCU?？梢詰?yīng)用于電動(dòng)座椅、空調(diào)控制、電動(dòng)后視鏡、電動(dòng)門鎖、氛圍燈等車身域控制；汽車儀表、車載導(dǎo)航等車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）；導(dǎo)航與實(shí)時(shí)交通系統(tǒng)、自動(dòng)汽車報(bào)警、碰撞避免或預(yù)碰撞系統(tǒng)、自動(dòng)泊車、盲點(diǎn)檢測(cè)等自動(dòng)駕駛控制；車載T-BOX以及OBD汽車診斷等等。

通過對(duì)航順車規(guī)MCU的研發(fā)過程的介紹，可以了解到普通消費(fèi)類電子和汽車電子產(chǎn)品的差別，認(rèn)識(shí)汽車電子產(chǎn)品對(duì)可靠性和安全性的嚴(yán)苛要求，再來認(rèn)識(shí)一下汽車電子產(chǎn)品復(fù)雜的認(rèn)證項(xiàng)目和流程。

1．汽車電子產(chǎn)品認(rèn)證

要進(jìn)入汽車領(lǐng)域，打入各一級(jí)（TIer1）汽車電子大廠供應(yīng)鏈，必須取得兩張門票，第一張是由北美汽車產(chǎn)業(yè)所推的AEC-Q100（集成電路IC）、AEC-Q101（分立半導(dǎo)體器件）、AEC-Q102（分立光電子器件）、AEC-Q103（MEMS）、AEC-Q104（多芯片組件）、AEC-Q200（無源元件）可靠性標(biāo)準(zhǔn)；第二張門票，則要符合零失效（Zero Defect）的供應(yīng)鏈質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS 16949規(guī)范（Quality Management System）。其關(guān)聯(lián)性可以參考圖1說明。

圖1車用零組件基本要求說明圖

1.1AEC-Q標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證

AEC 是“AutomoTIve Electronics Council：汽車電子協(xié)會(huì)”的簡稱?？巳R斯勒、福特和通用汽車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)立了汽車電子委員會(huì)（AEC），是主要汽車制造商與美國的主要部件制造商匯聚一起成立的、以車載電子部件的可靠性以及認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格化為目的的團(tuán)體，AEC建立了質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)。［AEC-Q100］是針對(duì)于集成電路應(yīng)力測(cè)試認(rèn)證的失效機(jī)理，針對(duì)于分立器件的標(biāo)準(zhǔn)為［AEC-Q101］，針對(duì)于LED的標(biāo)準(zhǔn)為［AEC-Q102］，針對(duì)于被動(dòng)元件設(shè)計(jì)為［AEC-Q200］。

1.1.1 AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證項(xiàng)目

AEC-Q100定義了4個(gè)器件環(huán)境工作溫度等級(jí)，一部汽車零件使用的位置不同，其基本耐溫要求也不同，相應(yīng)的測(cè)試溫度規(guī)格也不同，如下表所示。

工作溫度范圍等級(jí)定義及應(yīng)用

AEC-Q100對(duì)IC的可靠性測(cè)試可細(xì)分為加速環(huán)境應(yīng)力可靠性、加速壽命模擬可靠性、封裝可靠性、晶圓制程可靠性、電學(xué)參數(shù)驗(yàn)證、缺陷篩查、包裝完整性試驗(yàn)，且需要根據(jù)器件所能承受的溫度等級(jí)選擇測(cè)試條件。

1.1.2 AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證流程

AEC-Q100驗(yàn)證流程參考下圖，以Die Design→Wafer Fab.→PKG Assembly→TesTIng的制造流程來繪制，各群組的關(guān)聯(lián)性須要參考圖中的箭頭符號(hào)，這里將驗(yàn)證流程分為五個(gè)部分進(jìn)行簡易說明，各項(xiàng)測(cè)試的細(xì)節(jié)部分就不再細(xì)述。

圖2AEC-Q100驗(yàn)證流程

Design House：可靠度實(shí)驗(yàn)前后的功能測(cè)試，此部分需IC設(shè)計(jì)公司與測(cè)試廠討論執(zhí)行方式，與一般IC驗(yàn)證主要差異在功能測(cè)試的溫度設(shè)定。
Wafer Foundry：D測(cè)試組為晶圓廠在Wafer Level的可靠度驗(yàn)證，F(xiàn)abless的IC業(yè)者必須與委托制造的晶圓廠取得相關(guān)資料。
Reliability Test：區(qū)域3為可靠性視產(chǎn)品包裝/特性需要執(zhí)行的項(xiàng)目，AEC將其分為Group A（加速環(huán)境應(yīng)力實(shí)驗(yàn)）、Group B（加速工作壽命模擬）、Group C（封裝完整性測(cè)試）、Group E（電性驗(yàn)證測(cè)試）、Group G（空腔/密封型封裝完整性測(cè)試）。
Design VerificaTIon：部分Group E的區(qū)域4為設(shè)計(jì)階段的失效模式與影響分析評(píng)估，成品階段的特性驗(yàn)證以及故障涵蓋率計(jì)算。
Production Control：Group F的區(qū)域生產(chǎn)階段的品質(zhì)控管，包含良率/Bin使用統(tǒng)計(jì)手法進(jìn)行控管及制定標(biāo)準(zhǔn)處理流程。

2.TS16949規(guī)范

汽車零部件及相關(guān)產(chǎn)品發(fā)展的最大推動(dòng)力往往不是先進(jìn)的技術(shù)，更多的是質(zhì)量水平，而質(zhì)量的提升需要嚴(yán)格的管理控制程序來實(shí)現(xiàn)。目前汽車產(chǎn)業(yè)的重要質(zhì)量管理系統(tǒng)與相關(guān)規(guī)范包括由汽車電子設(shè)備委員會(huì)（AEC）所提出的各項(xiàng)規(guī)范以及QS-9000和TS l6949等。另外零件供應(yīng)商也會(huì)提出自己的規(guī)范，如ST的汽車等級(jí)認(rèn)證等。

TS 16949的質(zhì)量管理系統(tǒng)認(rèn)證體系是汽車電子供應(yīng)商除AEC之外需要重視的另一套規(guī)范。TS 16949標(biāo)準(zhǔn)是以ISO9001：2000為基礎(chǔ)開發(fā)的針對(duì)汽車行業(yè)質(zhì)量系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)。目前．包括通用、福特、標(biāo)致、雷諾和大眾等世界級(jí)車廠，都強(qiáng)制規(guī)定其供貨商的質(zhì)量管理系統(tǒng)需符合TS 16949的要求，并要求擴(kuò)展至2—3級(jí)供貨商。TS 16949突出了客戶導(dǎo)向，并制定各項(xiàng)績效指標(biāo)。其系統(tǒng)運(yùn)作架構(gòu)能強(qiáng)力推動(dòng)組織持續(xù)改進(jìn)．以保持領(lǐng)先同業(yè)的競爭力，能讓管理者有效找到異常點(diǎn)并進(jìn)行相應(yīng)改善。

ISO/TS l6949內(nèi)容中，最基本精神為《AIAG汽車行業(yè)五大核心工具》，尤其是生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序（PPAP）更為核心，如圖3所示。

圖3ISO/TS16949之汽車行業(yè)五大核心工具

3.ISO26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)

ISO 26262即《道路車輛-功能安全》國際標(biāo)準(zhǔn)，是從電子、電氣及可編程器件功能安全基本標(biāo)準(zhǔn)IEC61508派生出來的，主要定位在汽車行業(yè)中特定的電氣器件、電子設(shè)備、可編程電子器件等專門用于汽車領(lǐng)域的部件，旨在提高汽車電子、電氣產(chǎn)品功能安全的國際標(biāo)準(zhǔn)。

隨著汽車電子系統(tǒng)復(fù)雜性的提高，軟件和機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用，來自系統(tǒng)失效和隨機(jī)硬件失效的風(fēng)險(xiǎn)也日益增加，制定ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的目的是使得人們對(duì)安全相關(guān)功能有一個(gè)更好的理解，并盡可能明確地對(duì)它們進(jìn)行解釋，同時(shí)為避免這些風(fēng)險(xiǎn)提供了可行性的要求和流程。

ISO 26262為汽車安全提供了一個(gè)生命周期（管理、開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營、服務(wù)、報(bào)廢）理念，并在這些生命周期階段中提供必要的支持。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋功能性安全方面的整體開發(fā)過程（包括需求規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、集成、驗(yàn)證、確認(rèn)和配置）。

ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)程度對(duì)系統(tǒng)或系統(tǒng)某組成部分確定劃分由A到D的安全需求等級(jí)（Automotive Safety Integrity Level 汽車安全完整性等級(jí)ASIL），其中D級(jí)為最高等級(jí)，需要最苛刻的安全需求。伴隨著ASIL等級(jí)的增加，針對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件開發(fā)流程的要求也隨之增強(qiáng)。對(duì)系統(tǒng)供應(yīng)商而言，除了需要滿足現(xiàn)有的高質(zhì)量要求外還必須滿足這些因?yàn)榘踩燃?jí)增加而提出的更高的要求。