何為真正意義上的車規(guī)級(jí)芯片？

近年來，車輛智能化，網(wǎng)聯(lián)化和電動(dòng)化得到了飛速發(fā)展，車輛對(duì)芯片的要求不論是從數(shù)量還是從性能方面來說都增長很快。時(shí)下，裝載良好的芯片才能使汽車更具競爭力，整車廠對(duì)于汽車芯片更是給予前所未有的重視。 ?

車規(guī)時(shí)代”到來

“缺芯潮”中，MCU控制芯片是對(duì)車廠挑戰(zhàn)最大的產(chǎn)品，尤其高性能、高可靠、高安全的車規(guī)控制芯片，而這塊市場(chǎng)此前一直是國際大廠的天下，國內(nèi)創(chuàng)新企業(yè)尚是空白。 ? 不過車規(guī)半導(dǎo)體某企業(yè)近期透露了令人振奮的消息：即將發(fā)布一款高可靠、高安全、高性能、廣覆蓋的車控MCU E3、其功能安全等級(jí)達(dá)到了ISO 26262 ASIL D級(jí)；這款控制芯片據(jù)稱可覆蓋汽車車身、底盤、動(dòng)力、BMS、網(wǎng)關(guān)、T-Box等各項(xiàng)應(yīng)用，目前已有近20家車廠和Tier1開展了基于它的應(yīng)用開發(fā)。從一家公司獲得的數(shù)據(jù)來看，該芯片在性能上已超過當(dāng)前世界上已經(jīng)推出的各種MCU，應(yīng)該是當(dāng)前世界上性能最好的MCU控制芯片之一。當(dāng)然具體是什么情況還有待官方提供更加詳盡的資料。 ? ?

? 到底何為車規(guī)級(jí)芯片？

? “車規(guī)”的關(guān)注度，正變得越來越高，但何為真正意義上的車規(guī)級(jí)芯片？市場(chǎng)聲音仍有些嘈雜，有的廠商通過AEC-Q100認(rèn)證就聲稱達(dá)到車規(guī)級(jí)，有的認(rèn)為還需要通過ISO 26262認(rèn)證。還有廠商宣稱自己通過了相關(guān)認(rèn)證，但實(shí)際測(cè)試過程中，表現(xiàn)卻不達(dá)標(biāo)，又是什么原因？為何“車規(guī)”如此重要？車廠如此看重？對(duì)于以上問題，下文會(huì)逐一介紹。 ? 與其他消費(fèi)級(jí)工業(yè)電子元件相比，汽車電子元件需要面對(duì)更為苛刻的外部工作環(huán)境，使用壽命要求更長，可靠性和安全性要求更高。

? “車規(guī)認(rèn)證”即是針對(duì)這些使用場(chǎng)景特點(diǎn)，對(duì)汽車芯片的生產(chǎn)流程和產(chǎn)品設(shè)定了相關(guān)認(rèn)證要求，滿足所有要求，才能通過“車規(guī)認(rèn)證”。而車規(guī)級(jí)芯片，是指完全滿足所有“車規(guī)認(rèn)證”要求，并通過第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證的汽車芯片。 ? 那么真正意義上的車規(guī)級(jí)芯片究竟需要通過什么樣的對(duì)應(yīng)認(rèn)證呢？具體指標(biāo)與維度是什么？當(dāng)前行業(yè)內(nèi)比較普遍的芯片車規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)包括可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q系列和功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262等。通常經(jīng)過這兩個(gè)準(zhǔn)則的確定才可被稱之為“車規(guī)級(jí)芯片”。 ?

AEC-Q100：芯片前裝上車的“基本門檻”

? AEC-Q系列是主要針對(duì)可靠性評(píng)估的規(guī)范，詳細(xì)規(guī)定了一系列的汽車電子可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。其中，業(yè)內(nèi)普遍熟知的AEC-Q100是基于失效機(jī)理的集成電路應(yīng)力測(cè)試鑒定，是適用于車用芯片的綜合可靠性測(cè)試，也是汽車行業(yè)零部件供應(yīng)商生產(chǎn)的重要指南。通過AEC-Q100測(cè)試，能夠保障芯片長期可靠能用，即不損壞。 ? 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(cè)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)證和壽命提速仿真驗(yàn)證要求、封裝驗(yàn)證等等苛刻的要求也就需要芯片廠商對(duì)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。 ?

ISO 26262：汽車供應(yīng)鏈的“準(zhǔn)入門票”

僅僅保障“能用”、“不損壞”顯然是不夠的，真正的“車規(guī)級(jí)芯片”需滿足對(duì)功能安全機(jī)制的考量和認(rèn)證，隨著智能駕駛/無人駕駛的逐步落地，越來越多的汽車零部件加強(qiáng)了對(duì)功能安全的需求，而ISO 26262則是全面規(guī)范汽車零部件以及芯片功能安全的基本規(guī)則。功能安全重在確保功能正常而不發(fā)生突發(fā)問題并能正常告警和安全實(shí)施，屬于能力層面。行業(yè)內(nèi)對(duì)功能安全認(rèn)證比較采用ISO 26262《道路車輛功能安全》國際標(biāo)準(zhǔn)。因此通過對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證也就成了當(dāng)下汽車供應(yīng)鏈廠商的進(jìn)入規(guī)則。 ? ISO 26262除了關(guān)注控制隨機(jī)硬件失效外，還關(guān)注避免系統(tǒng)性失效的發(fā)生，系統(tǒng)性失效其實(shí)占到了“失效”的大部分，許多問題產(chǎn)生于系統(tǒng)性失效，這些失效背后有不同成因，也許是未能遵循最佳實(shí)踐中某些規(guī)范，也許是未能及時(shí)開展同行評(píng)審，等等。 ?

ISO 26262第二版內(nèi)容 ? ISO 26262功能安全認(rèn)證分為功能安全流程認(rèn)證和功能安全產(chǎn)品認(rèn)證，在汽車行業(yè)的開發(fā)流程中，需要先有流程做支撐，才能根據(jù)流程做出能達(dá)到流程標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。所以，想要研發(fā)出能夠通過ISO 26262驗(yàn)證的產(chǎn)品首先必須通過ISO 26262功能安全過程驗(yàn)證。而且只有經(jīng)過這兩個(gè)環(huán)節(jié)的驗(yàn)證才能算全面通過ISO 26262的功能安全驗(yàn)證。 ? 功能安全流程認(rèn)證專注于功能安全管理體系，產(chǎn)品必須按照通過認(rèn)證的流程開發(fā)，可有效避免產(chǎn)品的系統(tǒng)性失效，提升產(chǎn)品質(zhì)量，是針對(duì)流程的認(rèn)證。 ? 功能安全產(chǎn)品認(rèn)證則更加重視考察產(chǎn)品自身的安全架構(gòu)設(shè)計(jì)，安全特性與安全覆蓋范圍，對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行危害分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，要求安全機(jī)制滿足相應(yīng)功能安全等級(jí)要求（ASIL），同時(shí)需要額外增加自我診斷及其他功能。

? 功能安全等級(jí)ASIL從低到高可分為A/B/C/D四個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高對(duì)安全性的要求越高，對(duì)開發(fā)流程和技術(shù)的要求也越嚴(yán)格，每一個(gè)級(jí)別都有其對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)則，需要達(dá)到此級(jí)別全部準(zhǔn)則的要求才能算通過此級(jí)別的鑒定。 ? 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。

? 雖然該標(biāo)準(zhǔn)并非全球強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但在一些對(duì)功能安全有一定要求的部件上，整車廠和Tier1進(jìn)行平臺(tái)化選型時(shí)，沒有通過ISO 26262認(rèn)證的產(chǎn)品或廠商，基本很難獲得認(rèn)可，所以該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)逐漸成為汽車供應(yīng)鏈廠商的“準(zhǔn)入門票”。 ? 需要注意的是汽車不同地區(qū)所用芯片對(duì)安全等級(jí)需求不一，通常以該地區(qū)對(duì)功能安全需求最大的功能作為總體需求等級(jí)。比如儀表盤需滿足ASIL B級(jí)，由于其具有報(bào)錯(cuò)的功能，一旦汽車的某一部分發(fā)生故障而儀表盤上的報(bào)警燈又沒有提示的話，汽車的安全機(jī)制就不能正常運(yùn)行了，將產(chǎn)生極大安全風(fēng)險(xiǎn)，因此應(yīng)確保儀表盤錯(cuò)誤報(bào)警信息能夠被安全、可靠地顯示。 ? 而即使同是ISO 26262 ASIL某一等級(jí)的認(rèn)證，其實(shí)也有不同，有車規(guī)“預(yù)備”和“完全”通過兩種。

市場(chǎng)上有不少智能汽車芯片廠商宣傳已經(jīng)通過了ASIL X級(jí)別的認(rèn)證，但其中或是滿足了部分ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)中的要求，也就是ASIL X Ready認(rèn)證，這一級(jí)別的認(rèn)證其實(shí)更準(zhǔn)確的說法叫車規(guī)“預(yù)備”，通常主要是為了達(dá)到“控制隨機(jī)硬件故障”的要求；也可能只拿下流程認(rèn)證，尚未通過產(chǎn)品功能安全認(rèn)證。因此就會(huì)出現(xiàn)廠家說是認(rèn)證合格，但在實(shí)際檢測(cè)時(shí)卻沒有合格。 ? 綜合來看，真正的車規(guī)級(jí)芯片一般需要通過可靠性測(cè)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，才算是“車規(guī)級(jí)芯片”。 ? ? ? ?

編輯：黃飛

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