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车规级芯片到底是什么?

日期:2020-09-01

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  对于大多数车主而言,“车规级”这个词并不陌生,越来越多的产品被厂商标上“车规级”的标签。然而“车规级”到底是什么,却甚少有人提及。

  车规级实际上是一套硬件上的规格标准。符合以上标准的,可以称为车规级。

  琻捷电子(SENASIC)作为国内少数几家涉及汽车功能安全级别的传感器和芯片研发设计公司,SENASIC的TPMS(胎压监测)芯片自投入市场以来,以其优秀的性能迅速得到广大客户的信赖。 该TPMS芯片产品已经完成车规级可靠性测试验证,不同系列的产品均通过测试,并且和国内外多家知名传感器厂商和一级供应商达成了合作,实现量产出货,很多朋友并不了解车规级芯片,下面就来简单介绍一下。

 

环境要求

  温度:车规级元器件对工作温度要求较高。根据不同的安装位置有不同的需求,但一般都要高于民用元器件的要求。

  例:

  发动机周边:-40℃~150℃

  乘客舱:-40℃~85℃

  民用元器件:0℃~70℃

  其他环境要求:湿度、粉尘、发霉、水、以及有害气体侵蚀等等往往都高于消费电子产品的要求。

 

振动、冲击等

  汽车在运动的环境中工作。对很多车规级元器件来说,振动和冲击的要求会比消费电子产品高很多。

 

可靠性

  设计寿命:一般的汽车设计寿命都在15年20万公里左右,对车规级元器件的寿命要求不能够低于汽车设计寿命;

  在相同的可靠性要求下,系统组成的部件和环节越多,对组成的部件可靠性要求越高。汽车零部件的要求通常用PPM(百万分之一)来描述。

 

一致性要求

  对车规级元器件来说,同一器件在不同地域、不同供应商中,必须要保持质量的一致性。对于在组成复杂的汽车来说,一致性差的元器件导致整车出现安全隐患一定是万万不能的。

 

制造工艺

  车规级元器件在制造工艺上,相对消费电子产品来说,在封装、体积、功耗上相对放松,以保证有足够的机械强度来符合整车厂商的要求。

 

产品生命周期

  在汽车设计寿命上,就已经对车规级元器件的使用寿命有一定的要求,而在汽车售后中,整车厂商也非常看重售后配件的供应管理。开发一个汽车零件需要投入大量的验证工作,一旦汽车售后跟不上,更换某一元件所带来的验证工作是不可估量的灾难。

 

标准

  比较得到公认的是AEC标准。

  AEC Q100针对有源元件

  AEC Q200针对无源元件

 

第三方验证

  针对一些没有进行过AEC标准认可的元器件,很多元器件厂商会找一些如CNAS的第三方机构去认证。测试机构很难花费大量的精力去了解所有元器件的产品特性。在汽车供应链中,这些来自第三方机构认证书并不能获得专业的整车制造商或零部件供应商的信任,采购作为供应链中的一员需要更加注意。

 

车规、工规到底哪个标准要求高?

  普标的标准是认为军工>车规>工业>消费电子。但其实工业的范围如此宽泛,在大型的工业设备中,可靠性、环境要求等应该会远超车规级元器件,所以不能简单的说车规级元器件的要求就比工业元器件的要求高,应该细分到具体领域。

  说到车规认证,是很多芯片企业的噩梦,因为汽车行业有自己的硬件规格标准——“车规级”,这就像一道分水岭,划分着低端和高端、新玩家和老玩家。

  当前智能汽车中最核心的硬件就是各类芯片,与其他市场相比,汽车电子要求更为严格。因为消费类芯片出问题,最多是死机重启,车载芯片,尤其车控类芯片出问题,影响的将是生命和财产安全。据了解,一般消费类电子芯片的交付不良率要求在万分之一左右,而车载芯片的不良率需要控制在百万分之一。

 

进入车规级的两张门票

  要进入车辆领域,打入各一级(Tier1)车电大厂供应链,必须取得两张门票,第一张是由北美汽车产业所推的AEC-Q100(IC)、Q101(离散元件)、Q102(光电元件)、Q200 (被动零件)可靠度标准;第二张门票,则要符合零失效(Zero Defect)的供应链品质管理标准ISO/TS 16949规范。

 

了解车用IC规范AEC-Q100验证流程

  那么,IC设计业者该如何进入车用IC供应链呢?首先应先了解其中的一张门票AEC-Q100。图为AEC-Q100规范中的验证流程,此图是以ASIC Design→Wafer Fab.→PKG Assembly→Testing的制造流程来绘制,各群组的关联性需要参考图中的箭头符号,这里将验证流程分为五个部分进行简易说明,各项测试的细节部分就不再细述。

 

Design House

  区域1为可靠度实验前后的功能测试,此部分需要IC设计公司与测试厂讨论执行方式,与一般IC验证主要差异在功能测试的温度设定,此部分稍后会进行说明。

 

Wafer Foundry

  Group D的区域2为晶圆厂在晶圆级(Wafer Level)的可靠度验证,无晶圆(Fabless)的IC需与委托制造的晶圆厂取得相关资料。

 

Reliability Test

  区域3为可靠性视产品包装/特性需要执行的项目,AEC将其分为Group A(加速环境应力实验)、Group B(加速工作寿命模拟)、Group C(封装完整性测试)、GroupE(电性验证测试)、Group G(空腔/密封型封装完整性测试)。

 

Design Verification

  部分Group E的区域4为设计阶段的失效模式与影响分析评估,成品阶段的特性验证以及故障涵盖率计算。

 

Production Control

  Group F的区域生产阶段的品质控管,包含良率/Bin使用统计手法进行控管及制定标准处理流程。

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