5分鐘掌握車規(guī)級(jí)芯片的兩個(gè)認(rèn)證

金鑒方博士：車規(guī)AEC-Q102認(rèn)證需要一個(gè)強(qiáng)大的LED失效分析實(shí)驗(yàn)室作基礎(chǔ)支撐

AEC-Q與ASIL作為汽車級(jí)芯片的兩大重要標(biāo)準(zhǔn)。AEC-Q實(shí)際上是模擬汽車的使用環(huán)境，來測(cè)試和認(rèn)證芯片可靠性。與其他非汽車級(jí)芯片相比，汽車芯片最大的特點(diǎn)就是「0壞品」。

即每片汽車芯片在出廠時(shí)，均能在滿足芯片所要求的使用工況下正常使用，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到規(guī)格書要求。

一般情況下，我們經(jīng)常使用消費(fèi)類產(chǎn)品小家電和玩具等，消費(fèi)類芯片壞品率在100-300個(gè)PPM左右，即芯片出廠壞品率在0.01%~0.03%左右。

批量生產(chǎn)時(shí)，只要不超出這一壞品率范圍，芯片廠家實(shí)際上并不覺得這是他們產(chǎn)品出了問題。在工業(yè)級(jí)芯片中，這一數(shù)字可能在幾十塊PPM左右。并且在汽車級(jí)中，該值為0，即汽車級(jí)芯片上不能出現(xiàn)壞品。

而且所有能稱為汽車級(jí)芯片的器件，都必須要在規(guī)格書中標(biāo) AEC-Q 的標(biāo)識(shí)。

AEC 是美國(guó)汽車電子協(xié)會(huì)（ Automotive Electronics Council ）的縮寫而 Q 就是 Qualification，認(rèn)證，所以 AEC-Q 就是美國(guó)汽車電子協(xié)會(huì)認(rèn)證的意思。認(rèn)證有很多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我們常見的不同數(shù)字代表不同的類型。

100代表的是集成電路，例如 MCU，各種電源芯片；

101 是分立元件，比如各種 MOS ，二三極管；

102 是 LED；

103 是傳感器；

104 則是模組；

200代表被動(dòng)器件，也就是電容電阻。

在這些數(shù)字后面，有些規(guī)格書中可能還會(huì)標(biāo)注，Grade1、Grade2這些信息。

這里的等級(jí)就是代表的溫度，

下面的就是目前最新的4個(gè)等級(jí)溫度。

Grade0 ：-40 ～150 °C

Grade1 ：-40 ～125 °C

Grade2 ：-40 ～105 °C

Grade3 ：-40 ～ 85 °C

之前很多小伙伴來我們平臺(tái)咨詢芯片問題的時(shí)候，很多人都以為車規(guī)就是 125 °C 或者 105 °C 的，在這里也再提醒一下，其實(shí)車規(guī)是有 85 °C 的器件。

人們?cè)谑褂闷嚂r(shí)是否也常常發(fā)現(xiàn)各種各樣電控配件出現(xiàn)故障呢？

如倒車?yán)走_(dá)故障，車機(jī)死機(jī)等種種問題。

除電路設(shè)計(jì)存在不足外，實(shí)際上很可能汽車廠家還沒有將汽車級(jí)芯片應(yīng)用于這些非關(guān)鍵電控中。

畢竟汽車級(jí)與非汽車級(jí)芯片之間的價(jià)差，起碼要有一倍乃至數(shù)倍。

因此在一些盈利比較少的車輛中，種種與行駛安全無關(guān)的電控系統(tǒng)總出現(xiàn)小問題不足為奇。

我以前私底下問過，ST 的市場(chǎng)人員“為什么沒有車規(guī)級(jí) STM32 ？”

他的回答是 “因?yàn)?STM32 ，從芯片設(shè)計(jì)上就無法滿足 AEC-Q 的標(biāo)準(zhǔn)”

后面我也跟 NXP 的市場(chǎng)人員聊過，問為什么 NXP 的 MCU 沒有辦法跟 STM32 搞價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)？

他告訴我 “因?yàn)樗麄冇玫氖瞧嚰?jí)芯片的生產(chǎn)線”

雖然我并不能對(duì)這些論述的真?zhèn)芜M(jìn)行評(píng)判，但亦可得知AEC-Q在芯片設(shè)計(jì)—流片—封測(cè)再到成品等各環(huán)節(jié)均有著一套完善的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。這樣常常使測(cè)試費(fèi)用及原材料成本倍增，使用者不得不支付高可靠性的費(fèi)用。

如今，隨著新能源汽車滲透率的不斷提高，車上芯片的數(shù)目，也呈指數(shù)級(jí)遞增。因此，芯片對(duì)于新能源汽車來說是至關(guān)重要。而從可靠性方面考慮，目前車規(guī)級(jí)芯片尤其是控制器類車規(guī)級(jí)芯片除AEC-Q外還將加入認(rèn)證。

那就是ASIL （ Automotive SafetyIntegrity Level）汽車安全完整性等級(jí)。

它是用來認(rèn)證整個(gè)電控系統(tǒng)對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)的處理能力；要求有預(yù)測(cè)并降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的能力；?以及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后的處理能力。

例如某新能源車型剎不住車導(dǎo)致車禍，還有充電充著充著就起火，都可能是系統(tǒng)沒有足夠的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判能力和處理能力導(dǎo)致的問題。

1998 年制定的 IEC61508標(biāo) 準(zhǔn)，通過失效概率定義了安全完整性等級(jí)—— SIL ，而 2011 年的 ISO26262 則是根據(jù)汽車的使用環(huán)境和特點(diǎn)定義了 ASIL 的等級(jí)，目前有 A 到 D 四個(gè)等級(jí)。

這四個(gè)等級(jí)主要是根據(jù)危害事件的嚴(yán)重性、發(fā)生的可能性以及在發(fā)生的時(shí)候人們?nèi)ヒ?guī)避這類事件造成生命財(cái)產(chǎn)受到損害的能力這三個(gè)方面來進(jìn)行打分。

比如高速路上剎車失靈與停車場(chǎng)挪車時(shí)剎車失靈給人們生命安全帶來的傷害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)完全不同。

其中最高等級(jí)為D級(jí)，正因?yàn)槿绱?，許多芯片廠家都以產(chǎn)品獲得ASIL-D認(rèn)證為推廣理由。

芯片ASIL認(rèn)證實(shí)際上更多地是針對(duì)，芯片對(duì)系統(tǒng)性失效與隨機(jī)性失效這兩種狀況的處理能力而言，系統(tǒng)性失效就是指可以預(yù)見軟硬件失效問題。

比如代碼BUG、硬件運(yùn)行邏輯BUG等等。而隨機(jī)性失效是指芯片生命周期中隨機(jī)發(fā)生的事件。

例如控制器被干擾導(dǎo)致死機(jī)，IO 跳變，或者內(nèi)存出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)亂這種無法預(yù)測(cè)的故障。

世界上沒有百分百的安全，失效是無法避免的事情，所以降低失效發(fā)生的概率以及把這些失效造成的損失控制在合理的范圍內(nèi)就是 ASIL 認(rèn)證出現(xiàn)的目的。

所以說關(guān)于 AEC-Q 和 ASIL 對(duì)于汽車級(jí)芯片的意義，前者相當(dāng)于準(zhǔn)考證，后者則是考試分?jǐn)?shù)。