一颗芯片从初步设计到实际应用落地比你想象的更难！

一颗芯片只有经历过“九九八十一难”，才能修成大罗金身——车规级芯片。

在芯片产业中，从初步设计到实际应用落地，这条路常常如同“西天取经”般漫长、艰难。除却众所周知的设计之“难”、制造之“难”，验证也是“取经”路上的一大挑战。

一个车规级芯片的诞生，要经历各种严格的验证和测试，往往需要3-5年的时间才能真正进入大规模应用阶段。这也解释了为什么某些之前大受关注的国产车规级芯片，现在似乎销声匿迹：它们其实还在为完成这场“取经”而努力。

对于很多国内的IC设计公司：先是要有足够的耐心和资源去开发新产品，再加上需要等待数年才可能看到产出和回报，这对于他们的资金链和运营带来极大压力。因此，尽管许多公司对此抱有热情和期待，但最终能够走到终点、成功实现大规模生产的仅是其中少数。在这种竞争激烈的环境下，对于许多企业来说，“活着”往往比“发展”更为重要。

当下国产化车规芯片的最常见方式，还是在已经实现量产的消费级或者工业级芯片进行改善升级，以达到车规等级的要求，再实现装车。就如同碳化硅作为第三代半导体，仍在很多环节采取第一代半导体硅的制备方式。

车规级芯片的认证难是因为：它不仅仅是一次形式上的测试，而是涉及到多方面的复杂标准和严格要求。虽然很多芯片生产商都会高调宣布其产品已经成功地在-40度到125度的环境中进行了稳定工作，但这只是万里长征的一小步。事实上，温度测试只是车规认证众多考核标准中的一项。

成熟的车规级芯片，要考虑到车辆在各种极端环境下的工作需求。例如，车载系统可能需要在高盐、高湿、振动、冲击或电磁干扰的环境中稳定运行，故芯片的测试范围远不止温度这一参数。

更进一步说，-40度到125度只是一个普遍的基线标准，实际的温度要求会根据芯片在车内的具体安装位置和其所在系统的功能来确定。在某些高温、高压或高负载的环境下，例如发动机室内，芯片需要承受高达155度的温度。企业想要证明其芯片达到车规级别，需要经历一系列的全方位、多维度的严格测试，而不仅仅是满足某个特定的温度要求。

芯片车规等级的验证标准，就是大名鼎鼎的AEC认证。

AEC（Automotive Electronics Council）是专门为汽车电子行业设立的组织，致力于确保车载电子设备和组件的可靠性和质量。AEC有两个委员会组成，其中AEC元器件技术委员会提出的电子元器件标准就是AEC-Q系列文件，共包含如下内容：

AEC-Q系列认证家族分类：

Q100：集成电路 包含Digital / Analog / Mixed signal / SOC /

Q101：分立半导体器件 包含MOSFET / Diode / IGBT

Q102：光电半导体器件 包含LED / Laser/Photodiodes/Phototransistors

Q103：传感器 包含Pressure Sensor /Microphone

Q104：多芯片组件包含MCM

Q200：被动组件包含

即若要获得车规等级验证，首先必须依据不同的产品来通过如上验证内容，本文以目前最火的车规等级MCU为例，MCU即集成电路属AEC-Q100类别。

AEC-Q100定义的认证项目 来源AEC-Q100 H版本 公开文件

如上图所示的验证流程，共包含A-G，7组验证内容，每一个小框对应的就是一种验证项目，总计42项，其中包含芯片制造和电性能参数两大部分。而上文提到的温度循环试验TC，仅仅是其中封装可靠性的一个项目而已，并且通过率并不低，很多芯片制造企业都能达到。

验证项目多：在国内的芯片产业中，完整通过全部七套验证内容的公司十分罕见。按照芯片的标准，每一块都应当经过全面完整的验证。但很多公司在完成了2-3项验证后，就向客户表示已经通过了AEC-Q100的认证。虽然从某种角度看，他们的说法并非完全错误，但这种部分认证的方式并不能真正保证芯片达到车规级的品质标准。

那么谁在关注这个品质标准？这就要提到AEC的另一个委员会组——质量体系委员会。

车规等级的质量体系委员会，目前已经从AEC独立出去，成为了大名鼎鼎的ISO/TS/IATF16949，但是16949最重要五大工具：

•MSA 测量系统分析

•PPAP 生产件批准程序

•SPC统计过程控制分析

•APQP 产品质量先期策划

•FMEA潜在失效模式分析

简单点来说，芯片公司A在进行AEC认证通过并量产后，它是如何保证未来许多年的芯片仍能够达到与最初样品相同的水平？企业不能年年搞AEC认证。那么16949的这五大工具，就负责保障企业生产过程质量稳定。

当前几个关卡经历“九九八十一难”顺利过关，你以为“经书”就唾手可得了吗？NO!!

芯片一旦通过了AEC认证，那么Tier1，也就是你的客户会默认你的芯片没有问题，他们再也不会对你的芯片进行芯片级的独立测试和验证工作了，而会直接上板子。板子上那么多元器件，在复杂的验证过程中挂了一项就重头再来，他们并不会轻易怀疑你的芯片质量有问题，只会先从自己设计、工艺上找问题，但如果费了九牛二虎之力发现问题出在你的芯片上，其后果可想而知，远非一个芯片制造企业能够承担。

即便一切顺利，零部件级别的PV验证通过，还得装车验证，一般实在ji极寒或极热地区几个月跑几万公里，没有问题之后，才是真正可以顺利装车的芯片。之后还要等车型量产、投放市场、消费者买单。然而当前单一车型，除了几个爆款，基本年销量10万一大关，如果对于MCU等复杂芯片，单车就用一颗，10万才100K的年需求量，几年时间的努力最后就这么点销售量，你说企业难不难？

车规级芯片验证的难度之高，看似让芯片制造企业苦不堪言，但实际上是保障汽车电子系统安全性和稳定性的终极底线，也是对消费用户的一个承诺和保障，毕竟”安全大于天“！

 




审核编辑：刘清