讓你從古到今的了解什么是“車規(guī)級”

伴隨著汽車電動化和智能化，再加上這些年特斯拉，比亞迪等造車新勢力和國內(nèi)造車新勢力強勢興起，自動駕駛技術(shù)也得到了蓬勃發(fā)展，與此同時，伴隨著國產(chǎn)化替代，“車規(guī)級”這一名詞逐漸進入人們視野。
但“車規(guī)級”的含義究竟是什么呢？為什么要有“車規(guī)級”呢？有關(guān)的許多問題你一定很無知，本文作者在個人了解AEC標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，并結(jié)合近期查閱到的許多有關(guān)材料，作些剖析，可謂拋磚引玉。
本書將從“車規(guī)級”激光雷達入手，從激光器件AEC-Q102標(biāo)準(zhǔn)入手進行解讀，循序漸進地解答“何為車規(guī)級？”問題這一問題。那么就從自動駕駛技術(shù)促進車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)入手，看看車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)為了滿足新技術(shù)與新應(yīng)用的需要是怎樣一步步發(fā)展起來的。
由于AEC標(biāo)準(zhǔn)文檔量大面廣、信息量大，作者在解讀中難免有偏頗和疏漏之處，因此歡迎行業(yè)內(nèi)專家們進行交流與探討，促進國產(chǎn)汽車電子元器件和零部件的研發(fā)。
什么是“車規(guī)級”？
但凡汽車行業(yè)，大多都聽過這樣一句話，叫做“車規(guī)級”或者“汽車級”。正如蘋果發(fā)布了“視網(wǎng)膜屏”之后，人們說他們就是“視網(wǎng)膜屏”，要不就是羞于向人問好。車企喜歡說自己車上用的是“車規(guī)級”零部件，Tier 1喜歡說自己用的是“車規(guī)級”芯片，仿佛誰用了非“車規(guī)級”的就落了下乘。
已有越來越多國內(nèi)器件供應(yīng)商開始真正意義上地實施器件AEC-Q認證和自建試驗室。但是，我國“車規(guī)級”元器件的品種和數(shù)量仍然較少，一些宣稱是所謂“車規(guī)級”器件其實根本就沒有AEC-Q認證。另外，盡管是“車規(guī)級”獲得通過，但是“車規(guī)級”的確遠不止AEC-Q。
比如激光雷達，車企聲稱某款汽車是世界上第一款配備“車規(guī)級”激光雷達的汽車，激光雷達供應(yīng)商們還在鼓吹自己的產(chǎn)品就是最先批量生產(chǎn)的“車規(guī)級”。外行看熱鬧，內(nèi)行會感覺“車規(guī)級”一詞“濫用”。下面我們以激光雷達為例談?wù)劇败囈?guī)級”概念的“濫用”。

1.1 第一項關(guān)于激光雷達器件的車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)
我們先不談什么是“車規(guī)級”，先普及一個常識：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通常是落后于行業(yè)技術(shù)發(fā)展的。就像法律的制定，也一定是滯后于社會發(fā)展的。那么我問你，激光雷達作為新生事物，其使用的激光器件現(xiàn)在有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)了嗎？
答案是：已經(jīng)有了。
AEC-Q102“Optoelectronic Semiconductors 光電子半導(dǎo)體”在2020年4月份發(fā)布的A版本中加入了Laser激光器件，并在4.5章節(jié)中專門規(guī)定了針對Laser的測試注意事項和要求。
并且，AEC-Q102還專門規(guī)定了針對激光器件的以下部分：
4.5章測試注意事項（Notes for Testing Laser Components）；
流程變更指南（Process Change Guideline for Laser Components）；
最小參數(shù)測試要求和失效標(biāo)準(zhǔn)（Minimum Parametric Test Requirements and Failure Criteria）；
Table 3認證測試方法（Qualification Test Methods）；
Table3某些專門針對Laser的測試要求（Required only for laser components.）
從上面的材料中能得出什么結(jié)論？（1）AEC-Q102正式發(fā)布時間是2020年4月6日；（2）在這之前，并不存在為Laser器件制定AEC標(biāo)準(zhǔn)。
那么問題來了，在此之前發(fā)布的宣稱達到了“車規(guī)級”的激光器件還是“車規(guī)級”嗎？
雖然AEC-Q102草案早就出來了（2017年已經(jīng)是ready to be published狀態(tài)了），最好的情況是，若標(biāo)準(zhǔn)從草案啟動到正式發(fā)布之前都未進行更新，并且某個工程2018年激光雷達是參照草案標(biāo)準(zhǔn)找零部件的，那么這個激光雷達就算達到車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)就算合格了。
但是一般情況下，上述假設(shè)并不成立。如果你聲稱已經(jīng)通過了AEC—Q驗證，客戶卻要你做AEC—Q報告，你總不能說是按草稿發(fā)出報告吧？此外，AEC-Q測試周期長，成本高，一般不會用草稿測試，其原因是標(biāo)準(zhǔn)正式實施后，如果有所補充，有些測試項目你不得不再做。

1.3 AEC-Q強制性標(biāo)準(zhǔn)碼？
從理論上講，AEC-Q僅僅是汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而非法律，沒有強制性認證制度，做到了就“各憑心意”。但是在實踐中，汽車行業(yè)對于電子零部件所使用元器件最根本的要求是“車規(guī)級”,AEC-Q已經(jīng)成為汽車行業(yè)實際上電子零部件的通用檢測標(biāo)準(zhǔn)，人們只有經(jīng)過AEC-Q驗證才能將其視為車規(guī)級。
即使OEM不去審核，Tier 1也不會偷偷地用“非車規(guī)”的器件，原因大概有以下幾點：
（1）沒有可供使用的“非車規(guī)”裝置。一般大型Tier 1標(biāo)準(zhǔn)較高，物料庫全球共享，由專業(yè)隊伍負責(zé)保養(yǎng)，物料庫基本上沒有“非車規(guī)”材料；
（2）新器件導(dǎo)入，器件變更和老器件廢止都由專門的團隊來完成，研發(fā)工程師通常無權(quán)操作，他們只能“有用的東西”而基本上無法使用“非車規(guī)”器件；
（3）Tier與OEM大致相同，為了確保項目的可靠性與進度，它還喜歡遵循舊的設(shè)計，專業(yè)的說法是“carry over”，即在普通量產(chǎn)項目中極少使用新器件來進行全新的設(shè)計，這在之前已經(jīng)說到了。
那么是否有可能會出現(xiàn)非要使用“非車規(guī)”裝置不可的現(xiàn)象？基本上不會。Tier 1找不到用“非車規(guī)”裝置的理由，除非該裝置不是AECQ，例如開關(guān)，電機，繼電器和其他機電裝置，也有連接器，電線，PCB等等，但是這些材料有各自對應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
因此，對想要進入汽車行業(yè)的Tier 2來說，AEC-Q標(biāo)準(zhǔn)就是個門檻。

1.4激光雷達器件過“車規(guī)”，不等于激光雷達也過了“車規(guī)”
講了半天，小伙伴發(fā)現(xiàn)一個問題沒有，我最初提的問題是“激光器件Laser Components”有“車規(guī)級”標(biāo)準(zhǔn)嗎？而不是問“激光雷達”，為什么？
來復(fù)習(xí)AEC-Q102所要求的范圍：用于汽車內(nèi)外的光電子半導(dǎo)體optoelectronic semiconductors例如：LED、光電二極管、激光器件、晶圓Wafer Fab技術(shù)以及光電晶體管等。這里面有沒有激光雷達？在AEC-Q102標(biāo)準(zhǔn)里也確實出現(xiàn)過一次Lidar，只不過它意味著Laser的應(yīng)用。
另外，我們從標(biāo)準(zhǔn)中AEC下面的一行字“Component Technical Committee”中也能來，他是管器件Component的，不是管零部件的。
所以說，AEC-Q102標(biāo)準(zhǔn)不是用于激光雷達的，是用于激光雷達中用到的元器件的。這么說吧，所有的AEC—Q102標(biāo)準(zhǔn)，全部都是規(guī)定電子元器件的，而非電子零部件。因此，元器件通過了ACE-Q102標(biāo)準(zhǔn)下的“車規(guī)”，不代表激光雷達也通過了。

1.5 有“車規(guī)級”的激光雷達嗎？
在回答這個問題前，我們先科普一下電子零部件標(biāo)準(zhǔn)。對于業(yè)內(nèi)具體做設(shè)計的小伙伴們來講，這些標(biāo)準(zhǔn)可能是耳熟能詳?shù)模珜τ赥ier 2或者OEM，大多數(shù)人還真不一定能講清楚。
下面是筆者總結(jié)的汽車行業(yè)電子零部件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有國標(biāo)也有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，可能不全，但基本上就這么多，基于這些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電子零部件通過相應(yīng)測試項目及等級，就可以認為滿足了車載應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)然，多數(shù)車企也會提出要根據(jù)自身標(biāo)準(zhǔn)進行制定，國內(nèi)普遍參照國際標(biāo)準(zhǔn)，或者是他們合資伙伴，而外資品牌也是自有標(biāo)準(zhǔn)的，有些測試項目在ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)中并不存在，如福特，大眾有相當(dāng)一部分比ISO/IEC還高，各標(biāo)準(zhǔn)比較這事復(fù)雜得多，寫到這估計你都看不過去、讀不明白了，這里就省略不談。

但有一點大家要記住，ISO/IEC等國際標(biāo)準(zhǔn)可以看做是所有標(biāo)準(zhǔn)的元標(biāo)準(zhǔn)，無論國標(biāo)、企標(biāo)等其他標(biāo)準(zhǔn)，都可以看作其衍生標(biāo)準(zhǔn)。對于剛進入汽車行業(yè)或者想要學(xué)習(xí)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的朋友來說，推薦從ISO/IEC和其他國際標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，推薦閱讀英文原文并多閱讀、多重復(fù)閱讀。不要企圖每次都從頭開始讀，普通人是無法做到的。可跳躍閱讀或先選擇所需部分閱讀或有興趣篇章閱讀。

對于汽車電子零部件而言，如VCU模塊、ECU模塊等等，它需要先選擇滿足AEC標(biāo)準(zhǔn)要求的電子元器件然后通過電子零部件總成來實現(xiàn)，按照有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在合規(guī)試驗室中通過OEM指定的有關(guān)試驗項目和級別獲得試驗報告后裝車量產(chǎn)。關(guān)于具體的測試計劃，測試項目，測試周期，測試工裝，成本等等，掰著說的東西很多。

1.6 “車規(guī)級”要點總結(jié)
注意，敲黑板了，下面是結(jié)論，以后要考的：
（1）AECQ為器件級標(biāo)準(zhǔn)，通常所說的“車規(guī)級”就是指一些類型的電子元器件，電子零部件并無具體的“車規(guī)級”，不存在所謂的“車規(guī)級”零部件（嚴(yán)格來說，可以說芯片、激光器或探測器達到了“車規(guī)級”，但不能說域控制器或激光雷達達到了“車規(guī)級”）；
（2）若僅表示符合車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)或溫度范圍符合車載應(yīng)用而不是具體采用哪一種AEC-Q標(biāo)準(zhǔn)則為假“車規(guī)級”；
（3）只有在器件手冊datasheet中標(biāo)明“AEC-Q***Qualified”時，才能說明該器件已通過車規(guī)級器件測試標(biāo)準(zhǔn)認證并具有“車規(guī)級”性，這時器件供應(yīng)商才能提供合規(guī)測試報告。
記住這三點吧，你再也不會為“無良商家”廣告所欺騙，或碰到滿口跑火車的人時，你還可以將此文拋給他，以便他努力學(xué)習(xí)。

2 技術(shù)的發(fā)展與“車規(guī)”標(biāo)準(zhǔn)的進化
最近在外網(wǎng)看了一篇關(guān)于AEC標(biāo)準(zhǔn)的文章，寫得挺好的，原文較長，我大致概括了一下：
車規(guī)級認證是指元器件在生產(chǎn)制造，性能等方面達到某一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
車規(guī)級認證標(biāo)準(zhǔn)并非固定不變，而是有生命、有演變；
新標(biāo)準(zhǔn)針對新技術(shù)；
現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)還將隨著新技術(shù)，新應(yīng)用不斷更新演變；
車規(guī)級測試標(biāo)準(zhǔn)并不能指望覆蓋電子元件全部使用場景，也不能覆蓋全部可能發(fā)生故障模式。

2.1 “進化中”的AEC標(biāo)準(zhǔn)
AEC-Q100、AEC-Q101和AEC-Q200這三個標(biāo)準(zhǔn)是最早制訂的、也最常被引用的AEC-Q標(biāo)準(zhǔn)。在AEC網(wǎng)站上的“文檔”頁面列出了37個標(biāo)準(zhǔn)和子標(biāo)準(zhǔn)，其中七個被列為“新New”或“初始版本Initial release”。所以說AEC-Q標(biāo)準(zhǔn)是在不斷進化的，特別是隨著高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛等新技術(shù)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)還將保持這種持續(xù)更新的狀態(tài)，以適應(yīng)新技術(shù)和應(yīng)用的需求。
比如，專門為光電半導(dǎo)體optoelectronics, MEMS傳感器, 以及模組multichip modules制定的標(biāo)準(zhǔn)：
AEC-Q102：汽車應(yīng)用的光電半導(dǎo)體應(yīng)力測試標(biāo)準(zhǔn)
AEC-Q103：MEMS壓力傳感器應(yīng)力測試標(biāo)準(zhǔn)
AEC-Q104：汽車應(yīng)用的多芯片模塊（MCM）應(yīng)力測試標(biāo)準(zhǔn)
2.1.1 AEC-Q102標(biāo)準(zhǔn)解讀
AEC-Q102上文中我們已說得較多，現(xiàn)特別談?wù)勗摌?biāo)準(zhǔn)的制定與演變。
AEC-Q102最初主要使用光電二極管photodiodes,2016年在對其進行改造后增加了LED，適用于多種車內(nèi)和車外照明應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)隨著新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。AEC-Q102于2020年4月進行了重新修訂，新增了激光器在激光雷達系統(tǒng)中的使用。本標(biāo)準(zhǔn)定義了光電子半導(dǎo)體認證的最低應(yīng)力測試要求和參考測試條件，以此為基礎(chǔ)結(jié)合了JEDEC,IEC和MIL-STD的各種測試標(biāo)準(zhǔn)，及各廠資格標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，器件必須符合最高標(biāo)準(zhǔn)。
QEC-Q102標(biāo)準(zhǔn)能帶來哪些好處？這篇Hella概括起來，大家就直接搬來了，上一篇算Hella加上去了，說到底主業(yè)就是做車燈：
有規(guī)律可循；
該標(biāo)準(zhǔn)收集了60多家企業(yè)的知識和經(jīng)驗；
關(guān)注汽車級行業(yè)的需求，涵蓋全部汽車級的應(yīng)用；
所有電子元器件都需要平等；
推廣新型車輛照明技術(shù)。

2.1.2 AEC-Q103標(biāo)準(zhǔn)解讀
AEC-Q103就是針對MEMS壓力傳感器檢測而設(shè)計的專用標(biāo)準(zhǔn)。
對于自動駕駛技術(shù)而言，汽車定位（GPS），汽車加減速（多軸加速度傳感器），汽車姿態(tài)（陀螺儀）等等都有運用，包括將來飛行汽車在內(nèi)，出于安全自動駕駛要求，MEMS器件不可或缺。實際上AEC-Q100中覆蓋MEMS傳感器，但無用細分成壓力傳感器。壓力傳感器屬于MEMS家族的特殊情況。這點也是非常容易理解的，大家想想，如果想要測量氣體壓力的話，就要開一個洞，把要測量的氣體放進去才能夠測量出來，其他的用途如溫度、磁場和加速度都是能夠間接測量出來的。
2.1.3 AEC-Q104標(biāo)準(zhǔn)解讀
AEC-Q104是專門為Multichip Modules (MCM)多芯片模組制定的標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)很特殊。
前面我們講過，AEC-Q全是規(guī)定電子元器件的，而MCM是由多個元器件組成的一個模組，從某種意義上來講，它算是一個小型零部件了（其實MEMS也算是MCM，實際上AEC-Q104也包含了），只不過MCM是把一些芯片加器件做成了一個獨立封裝Package的形式，對外連接可以是焊盤，或者是連接器.

AEC-Q104是AEC與Intel、Infineon、Microchip,NXP,OnSemi、TI等公司一起制定的，是行業(yè)首個適用于MCM和SIP、定義了BLR（Board Level Reliability板級可靠性）測試的標(biāo)準(zhǔn)。它解決的是一個怎樣的難題？
隨著車輛電動化智能化及輔助駕駛技術(shù)的發(fā)展，原來元器件級采用AEC標(biāo)準(zhǔn)，零部件級采用ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)（在前面對零部件標(biāo)準(zhǔn)的分析中，ctimes.com僅編寫ISO16750），而對MCM和SIP，沒有適用標(biāo)準(zhǔn)。如何進行可靠性測試是困擾芯片供應(yīng)商和Tier 1多年的難題。MCM/SIP采用多種芯片與器件封裝而成，那么在這種封裝中所使用的芯片與器件是否還要進行對應(yīng)的AEC-Q測試呢？這個問題非常不錯，因此標(biāo)準(zhǔn)還提出了一些建議—可利用MCM上對應(yīng)設(shè)備的AEC-Q100、AEC-Q101、或者AEC-Q200來對原始數(shù)據(jù)進行認證來簡化AEC-Q104。
車規(guī)級與非車規(guī)測試差異
再次聯(lián)系之前大家都說過，AEC-Q認證如何確保器件不因為缺陷而出現(xiàn)早期失效，各位小伙伴有沒有明白呢。在實際應(yīng)用中，AEC-Q認證自身并不能保證設(shè)備的早期失效率，則設(shè)備需要通過AEC-Q，需要在車載應(yīng)用中使用，需要長期批量供應(yīng)，如何解決設(shè)備早期故障率？非常簡單，半導(dǎo)體供應(yīng)商再加上一個老化的篩選流程，不是嗎。
如果Tier 1不希望產(chǎn)品（零部件）發(fā)貨來一個老化篩選流程的話，那么挑選經(jīng)過“AEC-Q”驗證的設(shè)備并不存在這一問題。當(dāng)然，我們之前已經(jīng)說過，“AEC-Q”認證實際上只是對設(shè)備的測試報告而已，而設(shè)備本身對于特定應(yīng)用所提供的可靠性和供應(yīng)的長周期保證則由特定半導(dǎo)體供應(yīng)商來決定。因此，當(dāng)我們選擇設(shè)備時，看看是否有“AEC-Q”認證，這僅僅是個依據(jù)，也要注意設(shè)備的其他資料。比如：供應(yīng)商是否專長于這一器件領(lǐng)域、這一器件是不是它的優(yōu)勢產(chǎn)品、這一產(chǎn)品與您的應(yīng)用設(shè)計是否相符等等。
此外，盡管AEC-Q并非強制性認證制度，但是歷經(jīng)30年的發(fā)展已經(jīng)成為車載電子元器件普遍認可的測試標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)成為衡量電子元器件在汽車上應(yīng)用合適與否的指標(biāo)。

“AEC-Q”認證與ISO26262功能安全認證的關(guān)系
最后又談到了“AEC-Q”認證和ISO26262功能安全認證，筆者發(fā)現(xiàn)許多人弄不明白，往往將二者混為一談，或放在一起談，實際上這樣做是錯誤的。AEC與ISO26262簡直是兩回事，井水不犯河水，兩者的側(cè)重點是截然不同的。

審核編輯 黃宇