“車規(guī)級”的具體要求

汽車電子產(chǎn)品的價格普遍比較貴，其中的主要原因之一就是使用了車規(guī)級的電子元件，但什么樣的電子元件才是車規(guī)級的器件呢？我們先來看看電子元件在汽車上的應(yīng)用和一般的消費電子在應(yīng)用有什么差異。

環(huán)境要求

溫度：汽車電子對元器件的工作溫度要求較寬，根據(jù)不同的安裝位置等有不同的要求，但一般高于民用產(chǎn)品的要求（據(jù)說AEC Q100從H版上刪去了0°C-70°C這一檔溫度要求，因為任何汽車產(chǎn)品都不可能有如此低的要求）。

舉例：

發(fā)動機(jī)周邊：-40℃-150℃

乘客艙：-40℃-85℃；

民用產(chǎn)品：0℃-70℃。

其它環(huán)境要求 濕度，發(fā)霉，粉塵，水，EMC 以及有害氣體侵蝕等等往往都高于消費電子產(chǎn)品要求。

振動，沖擊

汽車工作于移動的環(huán)境下，將有關(guān)許多產(chǎn)品而言，所遇到的震動與沖擊較高。這一要求也許遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于放在家中用的商品。

可靠性

為了說明汽車對可靠性的要求，我來換個其它方式來說明一下：

1. 設(shè)計壽命：一般的汽車設(shè)計壽命都在 15 年 20 萬公里左右，遠(yuǎn)大于消費電子產(chǎn)品壽命要求。

2. 在同等可靠性要求條件下，由系統(tǒng)構(gòu)成的元件及環(huán)節(jié)愈多，所構(gòu)成元件的可靠性也愈高。當(dāng)前車內(nèi)電子化程度已很高，大到動力總成，小到制動系統(tǒng)都組裝有許多電子裝置，而每一個電子裝置內(nèi)部都包含許多電子元件。若只是單純地將其視為串聯(lián)關(guān)系的話，則為了確保整車實現(xiàn)相當(dāng)可靠，對整個系統(tǒng)構(gòu)成中每個環(huán)節(jié)都提出了很高要求，正因為如此，人們常常以PPM（百萬分之一）形容汽車零部件需求。

一致性要求

如今汽車已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)階段，一輛汽車1年可生產(chǎn)幾十萬輛，因此這對于產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求很高。早幾年對半導(dǎo)體材料就相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性。

畢竟生產(chǎn)半導(dǎo)體中的擴(kuò)散等工藝的一致性是很難控制的，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品性能易離散，早期只能依靠老化和篩選來完成，現(xiàn)在隨著工藝的不斷提高，一致性得到極大提高。質(zhì)量的一致性也是很多本地供應(yīng)商和國際知名供應(yīng)商的最大差異。對于組成復(fù)雜的汽車產(chǎn)品來說，一致性差的元件導(dǎo)致整車出現(xiàn)安全隱患是肯定不能接受的。

再來看幾點其它的需求：

制造工藝

對汽車產(chǎn)品制造工藝提出了更高要求，盡管汽車各部件也不斷朝著小型化、輕量化方向邁進(jìn)，但是與消費產(chǎn)品相比，體積、功耗等方面還是比較能放寬，通常采用更大封裝來確保足夠機(jī)械強(qiáng)度和滿足各大汽車供應(yīng)商制造工藝要求。

產(chǎn)品生命周期

盡管近年來汽車產(chǎn)品價格持續(xù)下跌，但是汽車仍然是經(jīng)久耐用大件商品，需要長時間維持售后配件供應(yīng)能力。同時研制一款汽車零件要花費很多的檢定，而替換元件所產(chǎn)生的檢定工作量非常大，因此整車制造企業(yè)及零部件供應(yīng)商還需保持長期穩(wěn)定供應(yīng)。

標(biāo)準(zhǔn)

這樣看來，滿足汽車產(chǎn)品要求的確復(fù)雜，而且以上的要求是針對汽車零件的（對于電子元件來說就是系統(tǒng)了），如何去轉(zhuǎn)換成電子元件的要求就變得很困難，為解決這個問題就自然有一些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，比較得到公認(rèn)的就是 AEC 的標(biāo)準(zhǔn)：

AEC Q100 針對有源（Active Device）元件的要求

AEC Q200 針對無源（Possive Device）元件的要求

當(dāng)然，我猜也有不少人會說整車廠有不少企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，這也是我要說出自己的認(rèn)識。我過去所任職的整車廠，的確有有關(guān)一般可靠性需求的規(guī)范，但它考核的是一個完整的汽車組件(由電子元件構(gòu)成的系統(tǒng))，而非直接針對組成這些組件的電子元件的要求（電阻，電容，三極管，芯片等），雖然它的要求是可以用來參考對下級元件的選型，但作為電子元件測試等來說還是非常的不合適的。

車規(guī)的驗證

我以前的工作中，難免會使用到一些沒有 AEC Q100/200 認(rèn)證的電子元件，很多車廠的人員都會希望進(jìn)行一些可靠性驗證，來驗證它是否滿足車規(guī)要求。

而且我個人觀點認(rèn)為這一辦法效果不是很好，因為所有這類試驗都只適用于必需的不足試驗。僅能用來否認(rèn)設(shè)備的可用性和無法確定設(shè)備是否可用。

原因非常簡單，樣本數(shù)量過少，測試項目不足。對半導(dǎo)體這類大量生產(chǎn)元件來說，用少量樣品進(jìn)行試驗以判斷可靠性，個人感覺很不可靠，這里我們也可以來看看 AEC Q100 進(jìn)行的主要認(rèn)證測試項目，也就可以看出差別。

哪個標(biāo)準(zhǔn)要求高？

車規(guī)和工規(guī)，誰的要求高。普遍的認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的高低順序是軍工 > 汽車 > 工業(yè) > 消費電子。但個人則無法全盤接受這一序列。工業(yè)是一個非常廣泛的領(lǐng)域，而且還碰到了環(huán)境以及對可靠性的要求千差萬別?？上攵?，大型工業(yè)設(shè)備對可靠性的需求肯定不低于汽車。（比如一個大型電廠的關(guān)鍵設(shè)備），而同時環(huán)境的苛刻度也可能會遠(yuǎn)超汽車的要求，并不能簡單的說工規(guī)要求就比汽車低。

使用車規(guī)零件的壞處

任何選擇都不可能只有好處沒有壞處，使用車規(guī)電子元件有什么壞處呢？

首先就是貴，體系要求高，開發(fā)驗證花費大，產(chǎn)量低導(dǎo)致成本高出消費電子一大截。相對較高的門檻也使得存在較多的銷售溢價。

其次的不利之處在于選型難。玩過電子的朋友都知道，發(fā)展至今，電子元件已經(jīng)相當(dāng)豐富了，制作同樣功能的商品可有很多方案，復(fù)雜度也會千差萬別，但是有時候為了滿足車規(guī)要求就必須舍棄一些集成度更高的。

還存在著較為明顯的弊端，即有些產(chǎn)品技術(shù)比較落后，驗證工作量大，影響了新品上市速度，而與此同時芯片廠家普遍采取的投放策略都是想等消費電子市場成熟之后再把產(chǎn)品用于汽車市場。比如在 2013 年小編在開發(fā)的一款產(chǎn)品使用的 ARM Cortex A9 的處理器，當(dāng)時在汽車市場已經(jīng)基本上是最好的產(chǎn)品了，但消費市場上 ARM Cortex A57 的處理器并不稀奇。

使用非車規(guī)的電子元件

在車上到底有多大的風(fēng)險

這個問題真是比較復(fù)雜，得從多個方面來判斷：

1. 僅僅是沒有得到相關(guān)的認(rèn)證，但其實產(chǎn)品的性能和可靠性是滿足要求的，并且也得到過大量的應(yīng)用驗證。如果屬于這種情況風(fēng)險相對較小。

2. 這點是很重要的一點，就是元件和系統(tǒng)的關(guān)系。系統(tǒng)的性能和可靠性是由下一級的電子元件來構(gòu)成的，所以在同樣的設(shè)計下，使用非車規(guī)的元件產(chǎn)品肯定要差。而良好的設(shè)計，能夠降低對元件性能的要求，一種保護(hù)措施設(shè)計得完善且能夠?qū)崿F(xiàn)元件失效對該系統(tǒng)影響較小的設(shè)計，則有可能采用非車規(guī)元件生產(chǎn)出性能更優(yōu)良的制品。

由于當(dāng)前技術(shù)工藝限制的影響，不是每種需要用在汽車上的電子元件都可以達(dá)到所謂的車規(guī)要求。但為了實現(xiàn)汽車上的某些功能，就必須要用到這些元件。這種情況可以分為兩類：

a. 該功能的安全要求高，不能接受偏差

例子：緊急呼叫的 E-CALL 功能，為保證該功能，需要給設(shè)備安裝上后備電池。而該功能是涉及到生命安全的，按照某些公司的 ASILI（ISO26262）評級，要求達(dá)到 B 級。

而我們知道電池要做到 -40 度時保持高性能是很困難的。因此一些企業(yè)的解決方法是將電阻絲包裹于電池中，低溫下對其進(jìn)行加熱以確保其性能，這時以單個元件標(biāo)準(zhǔn)看是不合格品，而作為一個零件總成來說，則能達(dá)到車廠標(biāo)準(zhǔn)要求。由此可見，整車廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與元器件標(biāo)準(zhǔn)是如何聯(lián)系在一起的。

b. 該功能一般不涉及安全，可以考慮接受偏差

如娛樂系統(tǒng)的液晶屏。在低溫時可能顯示的響應(yīng)和光學(xué)性能都會下降。但這種情況會被打部分工程人員接受下來。

3. 一些「膽大」心不細(xì)的人，出于某些想法，如降低成本，或者可以獲得更好的性能，并僅想通過小數(shù)量的樣本，在更短的時間內(nèi)驗證它的性能與可靠性，這一狀況只能說是后來事憑人品，沒有人知道結(jié)果。