什么是車規(guī)等級芯片？一顆***想要上車有多難？

來源：金鑒LED車燈實驗室

此文先重點介紹，什么是車規(guī)等級芯片，以及一顆芯片到底要經(jīng)歷哪些驗證才可以裝車并稱之為車規(guī)等級芯片。

我們首先要明白一點，芯片要想裝上，確實很不容易，新開發(fā)出來的芯片要按完整驗證周期進行，也許要3-5年才能批量裝上。這也是對以上問題的第一解答，為何去年非?；鸬能囈?guī)芯片國產(chǎn)化至今仍不見動靜，原因是還要子彈飛好幾年。國內(nèi)大部分IC設(shè)計企業(yè)如果要求其投入大量資金研發(fā)一個芯片，3-5年之后才能能量產(chǎn)見效的話，這一過程就太漫長了，資金壓力非常大，并且變數(shù)非常大，這就是為什么許多企業(yè)盡管熱情高漲，但真正能夠完成這一過程的企業(yè)，其實并不多，畢竟首先要活下去。

所以當(dāng)前國產(chǎn)化車規(guī)芯片的最常見方式，還是在已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的消費級或者工業(yè)級芯片進行改善升級，以達到車規(guī)等級的要求，再實現(xiàn)裝車。

企業(yè)怎樣證明其芯片符合車規(guī)等級？答案當(dāng)然是芯片能夠通過車規(guī)等級規(guī)定的檢測，許多芯片企業(yè)都向外界宣稱其芯片通過了車規(guī)等級規(guī)定溫度，也就是說能經(jīng)受-40度~125度之間的高溫范圍，卻不知溫度測試只是芯片車規(guī)認證中的一小部分。而-40度到125度也不是車規(guī)的全部要求，根據(jù)安裝位置和工作環(huán)境的不同，最嚴格的車規(guī)溫度需要達到155度。

具體驗證內(nèi)容我們不做討論，但是芯片車規(guī)等級的驗證標準，就是大名鼎鼎的AEC認證。

其中AEC元器件技術(shù)委員會提出的電子元器件標準就是AEC-Q系列文件，共包含如下內(nèi)容：

AEC-Q系列認證家族分類：

Q100：集成電路 包含Digital / Analog / Mixed signal / SOC /

Q101：分立半導(dǎo)體器件 包含MOSFET / Diode / IGBT

Q102：光電半導(dǎo)體器件 包含LED / Laser/Photodiodes/Phototransistors

Q103：傳感器 包含Pressure Sensor /Microphone

Q104：多芯片組件包含MCM

Q200：被動組件包含

Capacitor/resistors/Inductors/Transformers/Thermistors/Resonators/Varistors/Ferrites/R/R-C Networks

即若要獲得車規(guī)等級驗證，首先必須依據(jù)不同的產(chǎn)品來通過如上驗證內(nèi)容，本文以目前最火的車規(guī)等級MCU為例，MCU即集成電路屬AEC-Q100類別。

AEC-Q100定義的認證項目 來源AEC-Q100 H版本 公開文件

如上圖所示的驗證流程，共包含A-G 7組驗證內(nèi)容，每一個小框?qū)?yīng)的就是一種驗證項目，總計42項，其中包含芯片制造和電性能參數(shù)兩大部分。而上文提到的溫度循環(huán)試驗TC，僅僅是其中封裝可靠性的一個項目而已，并且通過率并不低。

在當(dāng)前***中，很少有公司能完整地完成這七套驗證內(nèi)容，其實按照芯片也是且要求完整地進行驗證，但對芯片產(chǎn)品而言，電性能參數(shù)里28項中的至少20項內(nèi)容，還是要完成的。很多企業(yè)經(jīng)常過了其中2-3項驗證，就對客戶說我們通過了AEC-Q100的認證，這么說也沒有毛病，但是這種局部認證，芯片肯定不能確保達到車規(guī)品質(zhì)。

AEC-Q100的驗證周期，因為部分項目有先后順序，并且制作針對不同芯片的實驗電路板，所以在驗證一次性通過的情況下，最快的周期也就三個月左右，成本往往是30-50萬元。以防中間有問題的試驗反復(fù)進行，則周期較長。而且需要注意的是，原則上，一顆芯片料號就需要做一次AEC-Q100認證，哪怕你說這里面僅做了一點點的修改，但是只要料號變了，你就得重做，為什么這么嚴格，讓我們看一下上面AEC介紹的這句話。

AEC由兩個委員會組成:質(zhì)量體系委員會和元器件技術(shù)委員會

芯片驗證標準是由元器件技術(shù)委員會來制定的，那么質(zhì)量體系委員會是干什么的呢？

車規(guī)等級的質(zhì)量體系委員會，目前已經(jīng)從AEC獨立出去，成為了大名鼎鼎的ISO/TS/IATF16949，具體的內(nèi)容在這里并不做解讀，但是16949最重要五大工具大家要知道：

?MSA 測量系統(tǒng)分析

?PPAP 生產(chǎn)件批準程序

?SPC統(tǒng)計過程控制分析

?APQP 產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃

?FMEA潛在失效模式分析

16949經(jīng)營什么實際上是生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定例如一家芯片公司進行AEC認證時所選擇的樣品芯片只有當(dāng)新型號投入生產(chǎn)后才會進行認證，它是如何保證后來制造了很多年的芯片能夠達到與最初樣品相同的水平？企業(yè)不能年年搞AEC認證。因此，16949所管理的是生產(chǎn)過程質(zhì)量穩(wěn)定，用五大工具來保證對生產(chǎn)過程變更進行管理，質(zhì)量不斷得到保障。：

那么這就是另外一個裝車難題，***大多數(shù)還是代工模式，你需要找到具有16949體系認證的代工廠，而這種代工廠的產(chǎn)能都比較緊張，價格也比較昂貴。芯片公司經(jīng)常會被夾在Tier1和代工廠中間，左右為難，一個要你保證浮夸數(shù)字的供貨，一個要你保證持續(xù)訂單，看起來并不沖突。但Tier1說割就是割，代工廠說降就是降，普通芯片企業(yè)話語權(quán)有限，根本不可能與此類大型企業(yè)進行平等對話，到了這個時候，小企業(yè)在雙方的煎熬下精疲力竭，也許就得不到什么利益了。

那我們就接著說吧，前幾個關(guān)卡順利過關(guān)的話，后面就會有一個現(xiàn)實的問題了，是誰購買了你們的芯片呢？

如果和新車型一起研發(fā)設(shè)計，拿到了各種研發(fā)階段的Design Win，然后Tier1的DV、PV周期將近一年，您必須確保不會出現(xiàn)任何問題?？纯碅EC原文那些滿足這些標準的部件適合用于苛刻的汽車環(huán)境，并且不需要附加部件級的合格測試。

也就是芯片一旦通過了AEC認證，那么Tier1就默認你的芯片沒有問題，他們再也不會對你的芯片進行芯片級的獨立測試和驗證工作了，Tier1會用你的芯片直接上板子。板子上那么多元器件，在復(fù)雜的驗證過程中掛了一項就重頭再來，DV PV失敗的不在少數(shù)，問題之外他們并不懷疑您的芯片質(zhì)量出了問題，只是首先找到了自己設(shè)計、工藝上的問題，若是檢查半天找到了原因是您的芯片出了問題之外，其后果可想而知。

然后，再通過了零部件級別的PV驗證后，還得裝車驗證，一般最冷的地方和最熱的地方，裝車驗證幾個月跑幾萬公里，此時再沒有問題，才是真正可以順利裝車的芯片，然后還要等車型量產(chǎn)，投放市場，消費者買單。然后車規(guī)芯片才會開始得到大批量的訂單，而當(dāng)前單一車型，除了幾個爆款，基本年銷量10萬一大關(guān)，如果對于MCU等復(fù)雜芯片，單車就用一顆，10萬才100K的年需求量，幾年時間的努力最后就這么點銷售，你說企業(yè)難不難？

這就是為什么車規(guī)等級芯片上火車周期如此之長、如此之難，但正因為如此，所以我們敢于買車、安心用車。