作為汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化和電氣化變革的關(guān)鍵支撐，芯片由于在智能汽車信息的收集和處理等環(huán)節(jié)具有不可替代的作用，目前在車內(nèi)的應(yīng)用正越來越廣泛。根據(jù)Gartner的分析數(shù)據(jù)，2018年單輛汽車中的半導(dǎo)體價值約為400美元，預(yù)計到2024年無人駕駛汽車普及時，單車半導(dǎo)體的價值將超過1000美元。

 

然而，由于汽車電子本身使用環(huán)境較為復(fù)雜，一旦失效可能引發(fā)嚴(yán)重后果，要研發(fā)一款真正符合需求的車規(guī)芯片并不容易，往往需要進(jìn)行各種嚴(yán)苛的測試及標(biāo)準(zhǔn)驗證。作為國內(nèi)領(lǐng)先的AEC實體化第三方實驗室，蘇試宜特及蘇試集團多年來就一直致力于車規(guī)級模塊、芯片可靠度標(biāo)準(zhǔn)與驗證分析，迄今為止已累積超過8年的車規(guī)驗證經(jīng)驗，服務(wù)國內(nèi)將近40家客戶，超過60個成功案例, 儼然成了本土汽車芯片企業(yè)踏進(jìn)車用領(lǐng)域最重要的賦能者之一。

 

自動駕駛芯片需求激增，可靠性是第一要素

在自動駕駛從低階的輔助駕駛向高階的無人駕駛快速演進(jìn)過程中，芯片作為一項關(guān)鍵的技術(shù)，正發(fā)揮著越來越大的作用。

 

縱觀一套完整的自動駕駛系統(tǒng)，從先進(jìn)感知系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，到車載計算平臺在行駛過程中對傳感器收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，再到將分析得出的結(jié)果快速傳輸至對應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，甚至還包括車與云端的互聯(lián)，每一個環(huán)節(jié)都離不開先進(jìn)芯片的支持。不僅如此，在新的“軟件定義汽車”趨勢下，芯片還是支撐下一代智能汽車軟件架構(gòu)開發(fā)，同時使硬件功能和性能得以最大化的關(guān)鍵技術(shù)，對于汽車產(chǎn)業(yè)邁向智能化未來具有重要戰(zhàn)略意義。

 

智能汽車催生大量芯片需求，圖片來源：蘇試宜特

 

故而當(dāng)前除傳統(tǒng)芯片企業(yè)，越來越多的整車廠和零部件企業(yè)紛紛開始將汽車芯片當(dāng)做布局重點。與此同時，以地平線、黑芝麻智能、芯馳科技等為代表的新興初創(chuàng)企業(yè)也在借道智能駕駛積極謀局“汽車芯”，以更好地參與汽車智能化變革。

 

“而大量先進(jìn)芯片上車，勢必將沖擊傳統(tǒng)汽車對可靠度的要求。”在近日由蓋世汽車主辦的“2021中國汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大會”上，蘇試宜特汽車事業(yè)處資深經(jīng)理陳韋良如是說。“這種趨勢現(xiàn)在已經(jīng)很明顯了。如今整車廠和Teir1在選擇芯片產(chǎn)品的時候，已經(jīng)不再像以前那樣首先考慮低功耗與性能，而是把可靠性放在了第一位，即可靠性 > 性能 > 低功耗。對于自動駕駛芯片而言，可靠性甚至已經(jīng)成了建立車廠信心的第一要素。”

 

如前面所說，芯片在車內(nèi)的應(yīng)用越廣泛，驅(qū)動的核心系統(tǒng)越多，對芯片相應(yīng)的安全性和可靠性要求也會越高。由于汽車電子的使用環(huán)境復(fù)雜多變，在整個生命周期內(nèi)會經(jīng)歷不同的溫度、濕度環(huán)境，以及集成電路本身的電磁干擾，還有駕駛過程中的振動甚至撞擊，一旦出現(xiàn)故障，十分危險。“車輛高速運行下，哪怕幾個毫秒的資料斷鏈，就很可怕”。陳韋良進(jìn)一步指出。

 

因此汽車芯片在真正投入量產(chǎn)前，往往要經(jīng)過一系列嚴(yán)格的測試驗證，以保證產(chǎn)品的可靠性，達(dá)到車規(guī)要求。目前，業(yè)界常用的芯片車規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)有功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262:2018、質(zhì)量管理體系認(rèn)證IATF16949、可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q系列等。

 

其中ISO 26262是芯片企業(yè)從IC設(shè)計之初就應(yīng)該遵循的標(biāo)準(zhǔn)。其中涵蓋了芯片全生命周期的功能安全要求，包括安全需求規(guī)劃、設(shè)計、實施、集成、驗證、確認(rèn)和配置等，可從安全架構(gòu)設(shè)計、安全度量計算以及功能安全驗證和確認(rèn)等多個方面給芯片企業(yè)提供參考。雖然該標(biāo)準(zhǔn)并非全球強制性標(biāo)準(zhǔn)，但沒有通過ISO 26262認(rèn)證的產(chǎn)品或廠商，基本很難獲得OEM、Tier1的認(rèn)可，因此可謂汽車供應(yīng)鏈廠商的“準(zhǔn)入門票”。

 

IATF 16949則主要是對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行認(rèn)證，是芯片從流片到規(guī)模化生產(chǎn)都必須遵循的質(zhì)量管理體系。諸如晶圓廠和封測廠，只有獲得該質(zhì)量體系的認(rèn)證，才能進(jìn)入國內(nèi)外汽車廠商的供應(yīng)鏈。

 

AEC-Q認(rèn)證系列標(biāo)準(zhǔn)，圖片來源：蘇試宜特

 

而AEC-Q認(rèn)證更多著眼于元器件產(chǎn)品本身，其中詳細(xì)規(guī)定了一系列的汽車電子可靠性測試及認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，包括AEC-Q100 集成電路IC測試標(biāo)準(zhǔn)、AEC-Q101離散原件標(biāo)準(zhǔn)、AEC-Q102發(fā)光源器件標(biāo)準(zhǔn)、AEC-Q103 MEMS傳感器標(biāo)準(zhǔn)、 AEC-Q104多芯片組件標(biāo)準(zhǔn)、AEC-Q200被動原件標(biāo)準(zhǔn)。

 

“另外，AEC-Q還有一個附屬規(guī)范——Zero Defect（零缺陷），其中定義了怎么透過失效分析、FMEA及8DReport來達(dá)到接近‘零缺陷’的目標(biāo)。” 陳韋良進(jìn)一步補充道。

 

立足AEC驗證，蘇試宜特全生命周期為芯片安全護航

汽車芯片的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，注定了要打造一款真正的車規(guī)芯片并非易事。多重質(zhì)量要求下，汽車芯片不僅在常規(guī)可靠性參數(shù)上比傳統(tǒng)工業(yè)級和消費級產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)更高，同時還有一些針對汽車復(fù)雜使用環(huán)境的特殊要求。“比如在性能方面，由于自動駕駛汽車本身的復(fù)雜性和較長的生命周期，使得汽車芯片的算力也越來越高，使用壽命更長。” 陳韋良表示。

 

正因為如此，直到現(xiàn)在自主車規(guī)芯片的規(guī)模依舊十分有限。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2010年的時候，國內(nèi)能提供車規(guī)芯片的企業(yè)大約只有幾家，到2020年增加到了40家，截至今年6月底，相關(guān)企業(yè)數(shù)量進(jìn)一步增至70家，準(zhǔn)車規(guī)芯片種類達(dá)到了250種。 即便如此，依舊無法滿足自動駕駛的迅猛發(fā)展需求。

 

蘇試宜特三位一體工程驗證平臺，圖片來源：蘇試宜特

 

為助力本土企業(yè)快速打造符合市場需要的車規(guī)芯片，蘇試宜特自成立就致力于車規(guī)級模塊、芯片之可靠度標(biāo)準(zhǔn)與驗證分析需求，包括車用ECU的各類自然環(huán)境與機械動力環(huán)境之環(huán)境與可靠性試驗，電磁兼容試驗，車載芯片可靠性、壽命試驗等。為此，蘇試宜特專門建立了涵蓋集成電路可靠度驗證、失效分析和晶圓材料分析的三位一體工程驗證平臺，從芯片設(shè)計到晶圓制造，再到封裝，均可為相關(guān)客戶提供集成電路全方位一站式分析與驗證技術(shù)服務(wù)。

 

發(fā)展到現(xiàn)在，蘇試宜特?fù)碛凶灾鲗＠偌?wù)能力覆蓋日本車廠已廣泛應(yīng)用的三自由度震動加溫度、濕度、高地模擬復(fù)合環(huán)境試驗項目，以及美系車廠廣泛應(yīng)用的高加速壽命試驗與量產(chǎn)可靠性應(yīng)力篩選服務(wù)等（HALT/HASA/HASS），服務(wù)客戶已達(dá)1800家，其中AEC客戶將近40家，很好地實現(xiàn)了AEC驗證的自主可控。  

 

其中早在2016年，蘇試宜特就協(xié)助國內(nèi)首顆北斗芯片轉(zhuǎn)車規(guī)級通過完整AEC可靠性驗證，2018年又協(xié)助完成了國內(nèi)首顆GNSS-射頻基帶芯片通過車規(guī)級AEC可靠性驗證，2020年，先后協(xié)助國內(nèi)首顆IEEE100 BaseT1標(biāo)準(zhǔn)物理層芯片和AI芯片完整通過完整AEC驗證。

 

AEC-Q100質(zhì)量鑒定測試方法，圖片來源：蘇試宜特

 

特別值得一提的是AI芯片，作為自主芯片突圍的重要賽道之一，已經(jīng)成了本土企業(yè)布局的重點。但AI芯片畢竟是智能駕駛快速發(fā)展下的新興產(chǎn)物，很多設(shè)計理念和技術(shù)都十分先進(jìn)，如何確保這些先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計能夠滿足整車量產(chǎn)要求，獲得車規(guī)認(rèn)證，是亟待解決的問題。對此，蘇試宜特藉由過去多年深耕汽車電子積累的經(jīng)驗，與眾多AI芯片企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，助力自主AI芯片快速量產(chǎn)上車。

 

蘇試宜特在汽車芯片可靠性驗證方面的服務(wù)能力也獲得了行業(yè)的一致認(rèn)可。2020年，蘇試宜特在智能聯(lián)網(wǎng)汽車論壇上還獲得了最佳AEC車規(guī)芯片驗證檢測技術(shù)獎，充分顯示了業(yè)界對其全方位一站式集成電路分析與驗證技術(shù)的肯定，也為蘇試宜特未來進(jìn)一步發(fā)力車載芯片可靠性驗證提供了信心。

 

在陳韋良看來，芯片要想實現(xiàn)較高的可靠性，沒有捷徑可走，必須依賴可靠度驗證，來提供一系列產(chǎn)品生產(chǎn)和工程驗證相關(guān)的信息。即便在投入量產(chǎn)市場后，也必須憑借Production Monitoring & DPA持續(xù)保證芯片的高品質(zhì)。

 

“所以這就要求企業(yè)的整體思維必須改變，而且必須是從上到下，秉持著Quality & Reliability First。”談及對其他企業(yè)的建議，陳韋良總結(jié)道。