5分钟掌握车规级芯片的两个认证

金鉴方博士：车规AEC-Q102认证需要一个强大的LED失效分析实验室作基础支撑

 

AEC-Q与ASIL作为汽车级芯片的两大重要标准。AEC-Q实际上是模拟汽车的使用环境，来测试和认证芯片可靠性。与其他非汽车级芯片相比，汽车芯片最大的特点就是「0坏品」。

 

即每片汽车芯片在出厂时，均能在满足芯片所要求的使用工况下正常使用，各项性能指标均达到规格书要求。

 

一般情况下，我们经常使用消费类产品小家电和玩具等，消费类芯片坏品率在100-300个PPM左右，即芯片出厂坏品率在0.01%~0.03%左右。

 

批量生产时，只要不超出这一坏品率范围，芯片厂家实际上并不觉得这是他们产品出了问题。在工业级芯片中，这一数字可能在几十块PPM左右。并且在汽车级中，该值为0，即汽车级芯片上不能出现坏品。

 

而且所有能称为汽车级芯片的器件，都必须要在规格书中标 AEC-Q 的标识。

 

AEC 是美国汽车电子协会（ Automotive Electronics Council ）的缩写而 Q 就是 Qualification，认证，所以 AEC-Q 就是美国汽车电子协会认证的意思。认证有很多个标准，我们常见的不同数字代表不同的类型。

 

 

100 代表的是集成电路，例如 MCU， 各种电源芯片；

101 是分立元件，比如各种 MOS ， 二三极管；

102 是 LED；

103 是传感器；

104 则是模组；

200 代表被动器件，也就是电容电阻。

 

在这些数字后面，有些规格书中可能还会标注，Grade1、Grade2这些信息。

 

这里的等级就是代表的温度，

下面的就是目前最新的4个等级温度。

 

Grade0 ：-40 ～150 °C

Grade1 ：-40 ～125 °C

Grade2 ：-40 ～105 °C

Grade3 ：-40 ～ 85 °C
 

 

之前很多小伙伴来我们平台咨询芯片问题的时候，很多人都以为车规就是 125 °C 或者 105 °C 的，在这里也再提醒一下，其实车规是有 85 °C 的器件。

 

 

人们在使用汽车时是否也常常发现各种各样电控配件出现故障呢？

 

如倒车雷达故障，车机死机等种种问题。

 

除电路设计存在不足外，实际上很可能汽车厂家还没有将汽车级芯片应用于这些非关键电控中。

 

毕竟汽车级与非汽车级芯片之间的价差，起码要有一倍乃至数倍。

 

因此在一些盈利比较少的车辆中，种种与行驶安全无关的电控系统总出现小问题不足为奇。

 

我以前私底下问过，ST 的市场人员“为什么没有车规级  STM32 ？”

 

他的回答是 “因为 STM32 ，从芯片设计上就无法满足 AEC-Q 的标准”

 

后面我也跟 NXP 的市场人员聊过，问为什么 NXP 的 MCU 没有办法跟 STM32 搞价格竞争？

 

他告诉我 “因为他们用的是汽车级芯片的生产线”

 

 

虽然我并不能对这些论述的真伪进行评判，但亦可得知AEC-Q在芯片设计—流片—封测再到成品等各环节均有着一套完善的测试标准。这样常常使测试费用及原材料成本倍增，使用者不得不支付高可靠性的费用。

 

如今，随着新能源汽车渗透率的不断提高，车上芯片的数目，也呈指数级递增。因此，芯片对于新能源汽车来说是至关重要。而从可靠性方面考虑，目前车规级芯片尤其是控制器类车规级芯片除AEC-Q外还将加入认证。

 

那就是ASIL （ Automotive SafetyIntegrity Level）汽车安全完整性等级。

它是用来认证整个电控系统对各种风险的处理能力；要求有预测并降低风险发生的能力；‍以及风险发生后的处理能力。                  

例如某新能源车型刹不住车导致车祸，还有充电充着充着就起火，都可能是系统没有足够的风险预判能力和处理能力导致的问题。
 

 

1998 年制定的 IEC61508标 准，通过失效概率定义了安全完整性等级—— SIL ，而 2011 年的 ISO26262 则是根据汽车的使用环境和特点定义了 ASIL 的等级，目前有 A 到 D 四个等级。

 

这四个等级主要是根据危害事件的严重性、发生的可能性以及在发生的时候人们去规避这类事件造成生命财产受到损害的能力这三个方面来进行打分。

 

 

比如高速路上刹车失灵与停车场挪车时刹车失灵给人们生命安全带来的伤害风险等级完全不同。

 

其中最高等级为D级，正因为如此，许多芯片厂家都以产品获得ASIL-D认证为推广理由。

 

芯片ASIL认证实际上更多地是针对，芯片对系统性失效与随机性失效这两种状况的处理能力而言，系统性失效就是指可以预见软硬件失效问题。

 

比如代码BUG、硬件运行逻辑BUG等等。而随机性失效是指芯片生命周期中随机发生的事件。

 

例如控制器被干扰导致死机，IO 跳变，或者内存出现数据错乱这种无法预测的故障。

 

 

 

世界上没有百分百的安全，失效是无法避免的事情，所以降低失效发生的概率以及把这些失效造成的损失控制在合理的范围内就是 ASIL 认证出现的目的。
 

 

所以说关于 AEC-Q 和 ASIL 对于汽车级芯片的意义，前者相当于准考证，后者则是考试分数。