“車規(guī)級”的具體要求

汽車電子產(chǎn)品的價(jià)格普遍比較貴，其中的主要原因之一就是使用了車規(guī)級的電子元件，但什么樣的電子元件才是車規(guī)級的器件呢？我們先來看看電子元件在汽車上的應(yīng)用和一般的消費(fèi)電子在應(yīng)用有什么差異。

環(huán)境要求

溫度：汽車電子對元器件的工作溫度要求較寬，根據(jù)不同的安裝位置等有不同的要求，但一般高于民用產(chǎn)品的要求（據(jù)說AEC Q100從H版上刪去了0°C-70°C這一檔溫度要求，因?yàn)槿魏纹嚠a(chǎn)品都不可能有如此低的要求）。

舉例：

發(fā)動(dòng)機(jī)周邊：-40℃-150℃

乘客艙：-40℃-85℃；

民用產(chǎn)品：0℃-70℃。

其它環(huán)境要求 濕度，發(fā)霉，粉塵，水，EMC 以及有害氣體侵蝕等等往往都高于消費(fèi)電子產(chǎn)品要求。

振動(dòng)，沖擊

汽車工作于移動(dòng)的環(huán)境下，將有關(guān)許多產(chǎn)品而言，所遇到的震動(dòng)與沖擊較高。這一要求也許遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于放在家中用的商品。

可靠性

為了說明汽車對可靠性的要求，我來換個(gè)其它方式來說明一下：

1. 設(shè)計(jì)壽命：一般的汽車設(shè)計(jì)壽命都在 15 年 20 萬公里左右，遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子產(chǎn)品壽命要求。

2. 在同等可靠性要求條件下，由系統(tǒng)構(gòu)成的元件及環(huán)節(jié)愈多，所構(gòu)成元件的可靠性也愈高。當(dāng)前車內(nèi)電子化程度已很高，大到動(dòng)力總成，小到制動(dòng)系統(tǒng)都組裝有許多電子裝置，而每一個(gè)電子裝置內(nèi)部都包含許多電子元件。若只是單純地將其視為串聯(lián)關(guān)系的話，則為了確保整車實(shí)現(xiàn)相當(dāng)可靠，對整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成中每個(gè)環(huán)節(jié)都提出了很高要求，正因?yàn)槿绱?，人們常常以PPM（百萬分之一）形容汽車零部件需求。

一致性要求

如今汽車已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)階段，一輛汽車1年可生產(chǎn)幾十萬輛，因此這對于產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求很高。早幾年對半導(dǎo)體材料就相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性。

畢竟生產(chǎn)半導(dǎo)體中的擴(kuò)散等工藝的一致性是很難控制的，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品性能易離散，早期只能依靠老化和篩選來完成，現(xiàn)在隨著工藝的不斷提高，一致性得到極大提高。質(zhì)量的一致性也是很多本地供應(yīng)商和國際知名供應(yīng)商的最大差異。對于組成復(fù)雜的汽車產(chǎn)品來說，一致性差的元件導(dǎo)致整車出現(xiàn)安全隱患是肯定不能接受的。

再來看幾點(diǎn)其它的需求：

制造工藝

對汽車產(chǎn)品制造工藝提出了更高要求，盡管汽車各部件也不斷朝著小型化、輕量化方向邁進(jìn)，但是與消費(fèi)產(chǎn)品相比，體積、功耗等方面還是比較能放寬，通常采用更大封裝來確保足夠機(jī)械強(qiáng)度和滿足各大汽車供應(yīng)商制造工藝要求。

產(chǎn)品生命周期

盡管近年來汽車產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)下跌，但是汽車仍然是經(jīng)久耐用大件商品，需要長時(shí)間維持售后配件供應(yīng)能力。同時(shí)研制一款汽車零件要花費(fèi)很多的檢定，而替換元件所產(chǎn)生的檢定工作量非常大，因此整車制造企業(yè)及零部件供應(yīng)商還需保持長期穩(wěn)定供應(yīng)。

標(biāo)準(zhǔn)

這樣看來，滿足汽車產(chǎn)品要求的確復(fù)雜，而且以上的要求是針對汽車零件的（對于電子元件來說就是系統(tǒng)了），如何去轉(zhuǎn)換成電子元件的要求就變得很困難，為解決這個(gè)問題就自然有一些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，比較得到公認(rèn)的就是 AEC 的標(biāo)準(zhǔn)：

AEC Q100 針對有源（Active Device）元件的要求

AEC Q200 針對無源（Possive Device）元件的要求

當(dāng)然，我猜也有不少人會說整車廠有不少企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，這也是我要說出自己的認(rèn)識。我過去所任職的整車廠，的確有有關(guān)一般可靠性需求的規(guī)范，但它考核的是一個(gè)完整的汽車組件(由電子元件構(gòu)成的系統(tǒng))，而非直接針對組成這些組件的電子元件的要求（電阻，電容，三極管，芯片等），雖然它的要求是可以用來參考對下級元件的選型，但作為電子元件測試等來說還是非常的不合適的。

車規(guī)的驗(yàn)證

我以前的工作中，難免會使用到一些沒有 AEC Q100/200 認(rèn)證的電子元件，很多車廠的人員都會希望進(jìn)行一些可靠性驗(yàn)證，來驗(yàn)證它是否滿足車規(guī)要求。

而且我個(gè)人觀點(diǎn)認(rèn)為這一辦法效果不是很好，因?yàn)樗羞@類試驗(yàn)都只適用于必需的不足試驗(yàn)。僅能用來否認(rèn)設(shè)備的可用性和無法確定設(shè)備是否可用。

原因非常簡單，樣本數(shù)量過少，測試項(xiàng)目不足。對半導(dǎo)體這類大量生產(chǎn)元件來說，用少量樣品進(jìn)行試驗(yàn)以判斷可靠性，個(gè)人感覺很不可靠，這里我們也可以來看看 AEC Q100 進(jìn)行的主要認(rèn)證測試項(xiàng)目，也就可以看出差別。

哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求高？

車規(guī)和工規(guī)，誰的要求高。普遍的認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的高低順序是軍工 > 汽車 > 工業(yè) > 消費(fèi)電子。但個(gè)人則無法全盤接受這一序列。工業(yè)是一個(gè)非常廣泛的領(lǐng)域，而且還碰到了環(huán)境以及對可靠性的要求千差萬別?？上攵?，例如，大型工業(yè)設(shè)備對可靠性的需求肯定不低于汽車。（比如一個(gè)大型電廠的關(guān)鍵設(shè)備），而同時(shí)環(huán)境的苛刻度也可能會遠(yuǎn)超汽車的要求，并不能簡單的說工規(guī)要求就比汽車低。

使用車規(guī)零件的壞處

任何選擇都不可能只有好處沒有壞處，使用車規(guī)電子元件有什么壞處呢？

首先就是貴，體系要求高，開發(fā)驗(yàn)證花費(fèi)大，產(chǎn)量低導(dǎo)致成本高出消費(fèi)電子一大截。相對較高的門檻也使得存在較多的銷售溢價(jià)。

其次的不利之處在于選型難。玩過電子的朋友都知道，發(fā)展至今，電子元件已經(jīng)相當(dāng)豐富了，制作同樣功能的商品可有很多方案，復(fù)雜度也會千差萬別，但是有時(shí)候?yàn)榱藵M足車規(guī)要求就必須舍棄一些集成度更高的。

還存在著較為明顯的弊端，即有些產(chǎn)品技術(shù)比較落后，驗(yàn)證工作量大，影響了新品上市速度，而與此同時(shí)芯片廠家普遍采取的投放策略都是想等消費(fèi)電子市場成熟之后再把產(chǎn)品用于汽車市場。比如在 2013 年小編在開發(fā)的一款產(chǎn)品使用的 ARM Cortex A9 的處理器，當(dāng)時(shí)在汽車市場已經(jīng)基本上是最好的產(chǎn)品了，但消費(fèi)市場上 ARM Cortex A57 的處理器并不稀奇。

使用非車規(guī)的電子元件

在車上到底有多大的風(fēng)險(xiǎn)

這個(gè)問題真是比較復(fù)雜，得從多個(gè)方面來判斷：

1. 僅僅是沒有得到相關(guān)的認(rèn)證，但其實(shí)產(chǎn)品的性能和可靠性是滿足要求的，并且也得到過大量的應(yīng)用驗(yàn)證。如果屬于這種情況風(fēng)險(xiǎn)相對較小。

2. 這點(diǎn)是很重要的一點(diǎn)，就是元件和系統(tǒng)的關(guān)系。系統(tǒng)的性能和可靠性是由下一級的電子元件來構(gòu)成的，所以在同樣的設(shè)計(jì)下，使用非車規(guī)的元件產(chǎn)品肯定要差。而良好的設(shè)計(jì)，能夠降低對元件性能的要求，一種保護(hù)措施設(shè)計(jì)得完善且能夠?qū)崿F(xiàn)元件失效對該系統(tǒng)影響較小的設(shè)計(jì)，則有可能采用非車規(guī)元件生產(chǎn)出性能更優(yōu)良的制品。

由于當(dāng)前技術(shù)工藝限制的影響，不是每種需要用在汽車上的電子元件都可以達(dá)到所謂的車規(guī)要求。但為了實(shí)現(xiàn)汽車上的某些功能，就必須要用到這些元件。這種情況可以分為兩類：

a. 該功能的安全要求高，不能接受偏差

例子：緊急呼叫的 E-CALL 功能，為保證該功能，需要給設(shè)備安裝上后備電池。而該功能是涉及到生命安全的，按照某些公司的 ASILI（ISO26262）評級，要求達(dá)到 B 級。

而我們知道電池要做到 -40 度時(shí)保持高性能是很困難的。因此一些企業(yè)的解決方法是將電阻絲包裹于電池中，低溫下對其進(jìn)行加熱以確保其性能，這時(shí)以單個(gè)元件標(biāo)準(zhǔn)看是不合格品，而作為一個(gè)零件總成來說，則能達(dá)到車廠標(biāo)準(zhǔn)要求。由此可見，整車廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與元器件標(biāo)準(zhǔn)是如何聯(lián)系在一起的。

b. 該功能一般不涉及安全，可以考慮接受偏差

如娛樂系統(tǒng)的液晶屏。在低溫時(shí)可能顯示的響應(yīng)和光學(xué)性能都會下降。但這種情況會被打部分工程人員接受下來。

3. 一些「膽大」心不細(xì)的人，出于某些想法，如降低成本，或者可以獲得更好的性能，并僅想通過小數(shù)量的樣本，在更短的時(shí)間內(nèi)驗(yàn)證它的性能與可靠性，這一狀況只能說是后來事憑人品，沒有人知道結(jié)果。