車規(guī)級MCU芯片與普通芯片有何不同？

隨著國際國內(nèi)油價(jià)的波動(dòng)以及新能源汽車市場的繁榮，上游車規(guī)級MCU芯片的需求也日益旺盛。然而，什么是車規(guī)級MCU芯片？它與普通芯片有何不同？今天，我將為大家揭開這個(gè)神秘面紗，揭示它的神奇之處。

一、MCU芯片種類

MCU芯片根據(jù)應(yīng)用場景的不同，主要分為四種類型：商業(yè)級（也稱為消費(fèi)級）、工業(yè)級、車規(guī)級和軍用級。它們之間的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

工作溫度范圍：商業(yè)級芯片的工作溫度范圍在0℃到+70℃之間。工業(yè)級芯片的工作溫度范圍則是-40℃到+85℃。車規(guī)級芯片的工作溫度范圍更廣，能夠承受-40℃到+125℃的高溫和低溫。軍用級芯片的工作溫度范圍更是達(dá)到了-55℃到+125℃的極端范圍。

工藝處理：商業(yè)級芯片僅進(jìn)行了防水處理。工業(yè)級芯片則在防水處理的基礎(chǔ)上增加了防潮、防腐、防霉變等處理。車規(guī)級芯片在工業(yè)級芯片的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強(qiáng)了封裝設(shè)計(jì)和散熱處理。而軍用級芯片則比車規(guī)級芯片更耐沖擊、耐高低溫、耐霉菌。

電路設(shè)計(jì)：商業(yè)級芯片具備防雷設(shè)計(jì)、短路保護(hù)、熱保護(hù)等電路設(shè)計(jì)。工業(yè)級芯片在商業(yè)級芯片的基礎(chǔ)上進(jìn)行了多級防雷設(shè)計(jì)、雙變壓器設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)、短路保護(hù)、熱保護(hù)、超高壓保護(hù)等設(shè)計(jì)。車規(guī)級芯片在工業(yè)級芯片的基礎(chǔ)上增加了多重短路保護(hù)、多重?zé)岜Ｗo(hù)，以及超高壓保護(hù)等電路設(shè)計(jì)。而軍用級芯片同樣在車規(guī)級芯片基礎(chǔ)上增添了輔助電路和備份電路設(shè)計(jì)，以及多級防雷設(shè)計(jì)和雙變壓器設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)成本：商業(yè)級芯片采用線路板一體化設(shè)計(jì)，價(jià)格低廉但維護(hù)費(fèi)用較高。工業(yè)級芯片采用積木式結(jié)構(gòu)，每個(gè)電路均帶有自檢功能。車規(guī)級同樣也采用了積木式結(jié)構(gòu)，但在工業(yè)級芯片的基礎(chǔ)上增強(qiáng)了散熱處理，造價(jià)較高維護(hù)費(fèi)用也較高。軍用級的造價(jià)就非常高了，維護(hù)費(fèi)用也在這幾類芯片中拔得頭籌。

二、車規(guī)級芯片

在汽車制造業(yè)中，車規(guī)級芯片的可靠性要求無疑高于商業(yè)級和工業(yè)級芯片。車規(guī)級芯片顧名思義，是應(yīng)用于汽車中的芯片，與日常生活中的消費(fèi)品和工業(yè)品有所不同，它對可靠性要求較高，例如工作溫度范圍、工作穩(wěn)定性、不良率等。同時(shí)，符合這一可靠性要求的車規(guī)級芯片也被視為該行業(yè)的最高準(zhǔn)入門檻。

三、車規(guī)級認(rèn)證

一、IATF16949

2016年10月，國際汽車工作組（IATF）正式發(fā)布了IATF 16949:2016，取代了ISO/TS 16949:2009作為規(guī)范汽車行業(yè)質(zhì)量管理的標(biāo)準(zhǔn)。新版標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是規(guī)范汽車行業(yè)各組織質(zhì)量管理體系的各項(xiàng)要求，以實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)、強(qiáng)調(diào)缺陷預(yù)防并減少供應(yīng)鏈中的變異和浪費(fèi)。

IATF 16949:2016是全球通用的汽車行業(yè)質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了有效運(yùn)行質(zhì)量管理體系（QMS）的相關(guān)要求。它補(bǔ)充了汽車工業(yè)的特殊要求而形成，基于國際普遍接受的ISO9001標(biāo)準(zhǔn)。IATF 16949主要針對汽車整車廠和其直接的零備件制造商，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量和可靠性的重要性。只有直接與生產(chǎn)汽車有關(guān)的加工制造活動(dòng)才能獲得認(rèn)證。

二、ISO 26262

ISO 26262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。它旨在提高汽車電子、電氣產(chǎn)品功能安全的國際標(biāo)準(zhǔn)，針對汽車電子的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，等級從低到高分為：ASIL-A、 ASIL-B、 ASIL-C、ASIL-D。

進(jìn)行ISO 26262功能安全設(shè)計(jì)時(shí)，首先要識(shí)別系統(tǒng)所有的危害，然后評估每個(gè)危害的風(fēng)險(xiǎn)級別。目前，ISO 26262是判斷芯片產(chǎn)品是否具備車用資格的標(biāo)志之一。

三、AEC-Q100

AEC－Q系列認(rèn)證是公認(rèn)的車規(guī)元器件的通用測試標(biāo)準(zhǔn)。IC設(shè)計(jì)企業(yè)想要進(jìn)入汽車電子領(lǐng)域，進(jìn)入汽車電子零部件供應(yīng)鏈，AEC－Q系列是必須獲得的認(rèn)證之一。其中AEC-Q100是判斷芯片產(chǎn)品是否具備車用資格的標(biāo)志之一，側(cè)重質(zhì)量可靠性。其關(guān)鍵測試類別包括：只有完全通過7大類別共41項(xiàng)測試后，才能獲得AEC－Q100認(rèn)證。平均最低時(shí)間也需要大概6個(gè)月左右。

四、市面上的車規(guī)級芯片

功率器件：新能源汽車是功率器件增量需求的主要來源，其中增量較大的主要是IGBT模塊、SiC模塊、MOSFET和GaN產(chǎn)品。這些新增功率器件主要用于主驅(qū)逆變器、車載充電機(jī)（OBC）、直流-直流變換器（DC-DC）等動(dòng)力系統(tǒng)零部件。

計(jì)算及控制芯片：這類芯片是智能汽車的“眼睛”，主要以微控制器和邏輯IC為主，包括主控芯片和輔助芯片。從應(yīng)用場景來看，計(jì)算芯片可以分為智能座艙芯片、自動(dòng)駕駛芯片和車身控制芯片。

儲(chǔ)存芯片：這類芯片主要用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，包括DRAM（動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器）、SRAM（靜態(tài)存儲(chǔ)器）、FLASH（閃存芯片）等。

傳感器芯片：主要用于探測和感受外界的信號，并將探知的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柣蚱渌栊问絺鬟f給其他設(shè)備。包括CMOS圖像傳感器（CIS）、圖像信號處理器（ISP）、激光雷達(dá)芯片等。

通信芯片：主要用于發(fā)送、接收及傳輸通信信號，包括基帶芯片、射頻芯片、信道芯片、電力線載波通信芯片等。

模擬芯片：模擬芯片在汽車各個(gè)部分均有應(yīng)用，包括車身、儀表、底盤、動(dòng)力總成及ADAS，主要分為信號鏈芯片與電源管理芯片兩大板塊。

電源管理芯片（PMIC）：汽車電源管理芯片廣泛應(yīng)用于汽車智能座艙、自動(dòng)駕駛、車身電子、儀表及娛樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及BMS等場景。

驅(qū)動(dòng)芯片：其性能的優(yōu)劣決定了爬坡能力、加速能力以及最高車速等汽車行駛的主要性能指標(biāo)。

安全芯片：汽車安全芯片屬于一種車規(guī)級芯片，主要包括AEC和ISO 26262等標(biāo)準(zhǔn)，其功能為控制車輛的安全性、效率性和舒適性等。

編輯：黃飛

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