自動駕駛芯片需求激增，可靠性如何保證？

作為汽車智能化、網聯(lián)化和電氣化變革的關鍵支撐，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，目前在車內的應用正越來越廣泛。根據Gartner的分析數(shù)據，2018年單輛汽車中的半導體價值約為400美元，預計到2024年無人駕駛汽車普及時，單車半導體的價值將超過1000美元。

然而，由于汽車電子本身使用環(huán)境較為復雜，一旦失效可能引發(fā)嚴重后果，要研發(fā)一款真正符合需求的車規(guī)芯片并不容易，往往需要進行各種嚴苛的測試及標準驗證。作為國內領先的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、芯片可靠度標準與驗證分析，迄今為止已累積超過8年的車規(guī)驗證經驗，服務國內將近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)踏進車用領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過程中，芯片作為一項關鍵的技術，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)，從先進感知系統(tǒng)進行數(shù)據收集，到車載計算平臺在行駛過程中對傳感器收集來的數(shù)據進行實時處理，再到將分析得出的結果快速傳輸至對應的執(zhí)行機構，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開發(fā)，同時使硬件功能和性能得以最大化的關鍵技術，對于汽車產業(yè)邁向智能化未來具有重要戰(zhàn)略意義。

故而當前除傳統(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中國汽車半導體產業(yè)大會”上，蘇試宜特汽車事業(yè)處資深經理陳韋良如是說。“這種趨勢現(xiàn)在已經很明顯了。如今整車廠和Teir1在選擇芯片產品的時候，已經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，可靠性甚至已經成了建立車廠信心的第一要素。”

如前面所說，芯片在車內的應用越廣泛，驅動的核心系統(tǒng)越多，對芯片相應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)境復雜多變，在整個生命周期內會經歷不同的溫度、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”。陳韋良進一步指出。

因此汽車芯片在真正投入量產前，往往要經過一系列嚴格的測試驗證，以保證產品的可靠性，達到車規(guī)要求。目前，業(yè)界常用的芯片車規(guī)認證標準有功能安全標準ISO 26262:2018、質量管理體系認證IATF16949、可靠性標準AEC-Q系列等。

其中ISO 26262是芯片企業(yè)從IC設計之初就應該遵循的標準。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、設計、實施、集成、驗證、確認和配置等，可從安全架構設計、安全度量計算以及功能安全驗證和確認等多個方面給芯片企業(yè)提供參考。雖然該標準并非全球強制性標準，但沒有通過ISO 26262認證的產品或廠商，基本很難獲得OEM、Tier1的認可，因此可謂汽車供應鏈廠商的“準入門票”。

IATF 16949則主要是對生產環(huán)節(jié)進行認證，是芯片從流片到規(guī)模化生產都必須遵循的質量管理體系。諸如晶圓廠和封測廠，只有獲得該質量體系的認證，才能進入國內外汽車廠商的供應鏈。

AEC-Q認證系列標準，圖片來源：蘇試宜特

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

“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來達到接近‘零缺陷’的目標。” 陳韋良進一步補充道。

立足AEC驗證，蘇試宜特全生命周期為芯片安全護航

汽車芯片的高標準、嚴要求，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)級和消費級產品標準更高，同時還有一些針對汽車復雜使用環(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。據相關統(tǒng)計數(shù)據顯示，2010年的時候，國內能提供車規(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，相關企業(yè)數(shù)量進一步增至70家，準車規(guī)芯片種類達到了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、芯片之可靠度標準與驗證分析需求，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，從芯片設計到晶圓制造，再到封裝，均可為相關客戶提供集成電路全方位一站式分析與驗證技術服務。

發(fā)展到現(xiàn)在，蘇試宜特擁有自主專利近百件，服務能力覆蓋日本車廠已廣泛應用的三自由度震動加溫度、濕度、高地模擬復合環(huán)境試驗項目，以及美系車廠廣泛應用的高加速壽命試驗與量產可靠性應力篩選服務等（HALT/HASA/HASS），服務客戶已達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)助國內首顆北斗芯片轉車規(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)助國內首顆IEEE100 BaseT1標準物理層芯片和AI芯片完整通過完整AEC驗證。

AEC-Q100質量鑒定測試方法，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)展下的新興產物，很多設計理念和技術都十分先進，如何確保這些先進的產品設計能夠滿足整車量產要求，獲得車規(guī)認證，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驗，與眾多AI芯片企業(yè)建立了良好的合作關系，助力自主AI芯片快速量產上車。

蘇試宜特在汽車芯片可靠性驗證方面的服務能力也獲得了行業(yè)的一致認可。2020年，蘇試宜特在智能聯(lián)網汽車論壇上還獲得了最佳AEC車規(guī)芯片驗證檢測技術獎，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的肯定，也為蘇試宜特未來進一步發(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，來提供一系列產品生產和工程驗證相關的信息。即便在投入量產市場后，也必須憑借Production Monitoring & DPA持續(xù)保證芯片的高品質。

“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，陳韋良總結道。