车规级MCU芯片准入标准和测试如何通过？中国电子技术标准研究院陈大为给出专业解读

（电子发烧友网报道 文/章鹰）在车规级MCU领域，中国汽车芯片的整体能力比较国际同行还有很大差距，但是随着国内智能汽车的兴起，参与车规级MCU芯片认证的厂商越来越多，大家都期许在这个高速增长的市场中成为一个积极参与者。车规级MCU芯片准入标准是什么？测试又是怎样考量的？

8月31日，在2021年灵动微协作大会上，来自中国电子技术标准化研究院副总工程师、研究员陈大为先生，带来了最新《车规级MCU芯片准入标准和测试》的演讲和专业解读。
 

图：中国电子技术标准化研究院副总工程师、研究员陈大为先生

MCU在汽车应用非常广泛，基本上是汽车里面最重要的芯片之一，从高端的域控制器，到最简单的门窗控制，全部是用到MCU。笔者统计发现，从车身动力总成到车身控制、信息娱乐、辅助驾驶，从发动机控制单元，到雨刷、车窗、电动座椅、空调等控制单元，每一个功能的实现都需要MCU的参与。在一辆汽车中，MCU占到了车用半导体三分之一的比重，用量在70颗以上。新能源汽车MCU的用量可能超过100颗。
 

车规MCU跟消费类、工业和军品的MCU相比，有五大特点：1、高可靠性，EMC要求非常的严苛，这也是车规芯片的特点之一；2、高安全，复杂电路安全，自动辅助驾驶；3、追求零缺陷，通过设计、管理、工艺等方面来追求零缺陷目标；4、产品一致性要求高，稳定的工艺；5、长期供货，10-15年供货期。
 

陈大为先生介绍了国际汽车电子协会（AEC）的成立和标准。1993年，美国克莱斯勒、福特和通用汽车发起，建立通用零件资格标准体系，，AEC（Automotive Electronics Council）零件技术委员会是建立可靠、高质量电子元器件标准的标准化机构。这家机构定义了下列使用标准的元器件能适用于汽车环境的最低要求，无需进行额外的元器件鉴定测试。
 

●包括AEC Q100聚焦“基于集成电路失效机理的应力测试条件”，

● AEC Q101聚焦“基于失效机理的车用半导体分立器件应力测试条件”，

●AEC Q102聚焦“基于失效机理的发光器件应力测试条件”

●AEC Q103聚焦“基于失效机理的车用MEMS 应力测试条件”

●AEC Q104聚焦“基于失效机理的车用MUM应力测试条件”
 

陈大为先生指出，在设计阶段，要遵循ISO26262的标准，这是国际上对于电子电器产品的安全可靠的标准。在流片阶段，要遵循AEC-Q001-004以及16949的标准。成品分发之后，有AEC100的标准。应用验证的时候，还要有真实的各种车内工况测试，包括跑到吐鲁番进行高温测试，跑到漠河对芯片进行低温测试的考验。
 

陈大为分析说，AEC-Q100可靠性的项目，包括加速环境、生命周期、组装、芯片制造可靠性、电性能测试、缺陷分析要求。他指出，被测试样品需要选择同一款型号三个不连续批中的样品取样。
 

MCU芯片通过了AEC-Q100的认证，芯片厂商就必须要做完这28项实验。实际工况环境包括PCB的测试，在不同的频率、不同的电压、不同的温度，以及高覆盖率测试向量，以及EMC的测试。在汽车当中，要包括电压、温度、EMC，最后是整车路测，这是车规实际应用工况的验证，也是跟过去有点不一样。

 

车规级MCU供货的保障是15年，要求芯片制程、设计、工艺、材料和过程都不变，批周期性检查、确保一致性。在AEC-Q100汽车芯片当中，规范提出了对芯片电子电路的要求，到目前为止，IEC标准体系包括：电磁发射、电磁抗扰度、脉冲抗扰度等。

陈大为指出，国内企业MCU EMC的测试，方法可以按照国际、国内的标准进行。重要的一点，它是没有判据标准的，因为芯片应用范围太广，而且芯片是一个中间过程，不是直接面向用户的，它是不断迭代的过程。他还介绍了TEM小室法来测试车规级MCU。
 

 

具体的过程，首先将芯片放在10×10的硬纸板上，一边是屏蔽的，还有一边是放一颗芯片，这个芯片所工作的外围电路在另外一边，把这个芯片倒过来扣在小的方舱当中，加了电磁信号之后会形成平行的电磁波，平行的电磁波是均匀的，能够作用到样品上。辐射发射是倒过来，这颗芯片在工作的时候，认为它是会向外发射信号，这个信号在腔体里面就形成了共振，这个共振在一端负载，另一端就可以预放到频谱仪，从30K到1G甚至是更高的频率。
 

MCU接进去之后，外围和周围要配置，让它能正常工作的环境，基本上测试人员就能在右边看到超过30兆之后，干扰信号就上去了，前面是比较低的，这就是MCU的TEM小室发辐射发射的测试。
 

车规级MCU芯片因研发周期长、设计门槛高、资金投入大，使得国内厂商对车规级芯片产品望而却步。从笔者了解大多数芯片公司从工业级MCU向车规级MCU转变过程，一般都要经过2-3年的测试认证时间。比如AutoChips杰发科技经过了三年的设计、研发和测试，终于让车规级MCU上市。芯旺微的车规级MCU芯片也进入了整车厂商的供应链。未来3-5年，我们希望看到更多国产厂商在车规级MCU芯片领域实现突破。
 

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