車規(guī)級MCU芯片準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)和測試如何通過？中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究院陳大為給出專業(yè)解讀

（電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道 文/章鷹）在車規(guī)級MCU領(lǐng)域，中國汽車芯片的整體能力比較國際同行還有很大差距，但是隨著國內(nèi)智能汽車的興起，參與車規(guī)級MCU芯片認(rèn)證的廠商越來越多，大家都期許在這個(gè)高速增長的市場中成為一個(gè)積極參與者。車規(guī)級MCU芯片準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)是什么？測試又是怎樣考量的？

8月31日，在2021年靈動(dòng)微協(xié)作大會(huì)上，來自中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院副總工程師、研究員陳大為先生，帶來了最新《車規(guī)級MCU芯片準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)和測試》的演講和專業(yè)解讀。

圖：中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院副總工程師、研究員陳大為先生

MCU在汽車應(yīng)用非常廣泛，基本上是汽車?yán)锩孀钪匾男酒?，從高端的?a target="_blank">控制器，到最簡單的門窗控制，全部是用到MCU。筆者統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，從車身動(dòng)力總成到車身控制、信息娛樂、輔助駕駛，從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，到雨刷、車窗、電動(dòng)座椅、空調(diào)等控制單元，每一個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)都需要MCU的參與。在一輛汽車中，MCU占到了車用半導(dǎo)體三分之一的比重，用量在70顆以上。新能源汽車MCU的用量可能超過100顆。

車規(guī)MCU跟消費(fèi)類、工業(yè)和軍品的MCU相比，有五大特點(diǎn)：1、高可靠性，EMC要求非常的嚴(yán)苛，這也是車規(guī)芯片的特點(diǎn)之一；2、高安全，復(fù)雜電路安全，自動(dòng)輔助駕駛；3、追求零缺陷，通過設(shè)計(jì)、管理、工藝等方面來追求零缺陷目標(biāo)；4、產(chǎn)品一致性要求高，穩(wěn)定的工藝；5、長期供貨，10-15年供貨期。

陳大為先生介紹了國際汽車電子協(xié)會(huì)（AEC）的成立和標(biāo)準(zhǔn)。1993年，美國克萊斯勒、福特和通用汽車發(fā)起，建立通用零件資格標(biāo)準(zhǔn)體系，，AEC（Automotive Electronics Council）零件技術(shù)委員會(huì)是建立可靠、高質(zhì)量電子元器件標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)。這家機(jī)構(gòu)定義了下列使用標(biāo)準(zhǔn)的元器件能適用于汽車環(huán)境的最低要求，無需進(jìn)行額外的元器件鑒定測試。

●包括AEC Q100聚焦“基于集成電路失效機(jī)理的應(yīng)力測試條件”，

● AEC Q101聚焦“基于失效機(jī)理的車用半導(dǎo)體分立器件應(yīng)力測試條件”，

●AEC Q102聚焦“基于失效機(jī)理的發(fā)光器件應(yīng)力測試條件”

●AEC Q103聚焦“基于失效機(jī)理的車用MEMS 應(yīng)力測試條件”

●AEC Q104聚焦“基于失效機(jī)理的車用MUM應(yīng)力測試條件”

陳大為先生指出，在設(shè)計(jì)階段，要遵循ISO26262的標(biāo)準(zhǔn)，這是國際上對于電子電器產(chǎn)品的安全可靠的標(biāo)準(zhǔn)。在流片階段，要遵循AEC-Q001-004以及16949的標(biāo)準(zhǔn)。成品分發(fā)之后，有AEC100的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用驗(yàn)證的時(shí)候，還要有真實(shí)的各種車內(nèi)工況測試，包括跑到吐魯番進(jìn)行高溫測試，跑到漠河對芯片進(jìn)行低溫測試的考驗(yàn)。

陳大為分析說，AEC-Q100可靠性的項(xiàng)目，包括加速環(huán)境、生命周期、組裝、芯片制造可靠性、電性能測試、缺陷分析要求。他指出，被測試樣品需要選擇同一款型號三個(gè)不連續(xù)批中的樣品取樣。

MCU芯片通過了AEC-Q100的認(rèn)證，芯片廠商就必須要做完這28項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)際工況環(huán)境包括PCB的測試，在不同的頻率、不同的電壓、不同的溫度，以及高覆蓋率測試向量，以及EMC的測試。在汽車當(dāng)中，要包括電壓、溫度、EMC，最后是整車路測，這是車規(guī)實(shí)際應(yīng)用工況的驗(yàn)證，也是跟過去有點(diǎn)不一樣。

車規(guī)級MCU供貨的保障是15年，要求芯片制程、設(shè)計(jì)、工藝、材料和過程都不變，批周期性檢查、確保一致性。在AEC-Q100汽車芯片當(dāng)中，規(guī)范提出了對芯片電子電路的要求，到目前為止，IEC標(biāo)準(zhǔn)體系包括：電磁發(fā)射、電磁抗擾度、脈沖抗擾度等。

陳大為指出，國內(nèi)企業(yè)MCU EMC的測試，方法可以按照國際、國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。重要的一點(diǎn)，它是沒有判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的，因?yàn)樾酒瑧?yīng)用范圍太廣，而且芯片是一個(gè)中間過程，不是直接面向用戶的，它是不斷迭代的過程。他還介紹了TEM小室法來測試車規(guī)級MCU。

具體的過程，首先將芯片放在10×10的硬紙板上，一邊是屏蔽的，還有一邊是放一顆芯片，這個(gè)芯片所工作的外圍電路在另外一邊，把這個(gè)芯片倒過來扣在小的方艙當(dāng)中，加了電磁信號之后會(huì)形成平行的電磁波，平行的電磁波是均勻的，能夠作用到樣品上。輻射發(fā)射是倒過來，這顆芯片在工作的時(shí)候，認(rèn)為它是會(huì)向外發(fā)射信號，這個(gè)信號在腔體里面就形成了共振，這個(gè)共振在一端負(fù)載，另一端就可以預(yù)放到頻譜儀，從30K到1G甚至是更高的頻率。

MCU接進(jìn)去之后，外圍和周圍要配置，讓它能正常工作的環(huán)境，基本上測試人員就能在右邊看到超過30兆之后，干擾信號就上去了，前面是比較低的，這就是MCU的TEM小室發(fā)輻射發(fā)射的測試。

車規(guī)級MCU芯片因研發(fā)周期長、設(shè)計(jì)門檻高、資金投入大，使得國內(nèi)廠商對車規(guī)級芯片產(chǎn)品望而卻步。從筆者了解大多數(shù)芯片公司從工業(yè)級MCU向車規(guī)級MCU轉(zhuǎn)變過程，一般都要經(jīng)過2-3年的測試認(rèn)證時(shí)間。比如AutoChips杰發(fā)科技經(jīng)過了三年的設(shè)計(jì)、研發(fā)和測試，終于讓車規(guī)級MCU上市。芯旺微的車規(guī)級MCU芯片也進(jìn)入了整車廠商的供應(yīng)鏈。未來3-5年，我們希望看到更多國產(chǎn)廠商在車規(guī)級MCU芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。

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