5分鐘掌握車規(guī)級芯片的兩個認(rèn)證

金鑒方博士：車規(guī)AEC-Q102認(rèn)證需要一個強(qiáng)大的LED失效分析實驗室作基礎(chǔ)支撐

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

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

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

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

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

AEC 是美國汽車電子協(xié)會（ Automotive Electronics Council ）的縮寫而 Q 就是 Qualification，認(rèn)證，所以 AEC-Q 就是美國汽車電子協(xié)會認(rèn)證的意思。認(rèn)證有很多個標(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)格書中可能還會標(biāo)注，Grade1、Grade2這些信息。

這里的等級就是代表的溫度，

下面的就是目前最新的4個等級溫度。

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咨詢芯片問題的時候，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，其實車規(guī)是有 85 °C 的器件。

人們在使用汽車時是否也常常發(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)計存在不足外，實際上很可能汽車廠家還沒有將汽車級芯片應(yīng)用于這些非關(guān)鍵電控中。

畢竟汽車級與非汽車級芯片之間的價差，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 的市場人員“為什么沒有車規(guī)級 STM32 ？”

他的回答是 “因為 STM32 ，從芯片設(shè)計上就無法滿足 AEC-Q 的標(biāo)準(zhǔn)”

后面我也跟 NXP 的市場人員聊過，問為什么 NXP 的 MCU 沒有辦法跟 STM32 搞價格競爭？

他告訴我 “因為他們用的是汽車級芯片的生產(chǎn)線”

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

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)級遞增。因此，芯片對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)級芯片尤其是控制器類車規(guī)級芯片除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。

它是用來認(rèn)證整個電控系統(tǒng)對各種風(fēng)險的處理能力；要求有預(yù)測并降低風(fēng)險發(fā)生的能力；?以及風(fēng)險發(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—— SIL ，而 2011 年的 ISO26262 則是根據(jù)汽車的使用環(huán)境和特點定義了 ASIL 的等級，目前有 A 到 D 四個等級。

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

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

其中最高等級為D級，正因為如此，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)證實際上更多地是針對，芯片對系統(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)錯亂這種無法預(yù)測的故障。

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 對于汽車級芯片的意義，前者相當(dāng)于準(zhǔn)考證，后者則是考試分?jǐn)?shù)。