车规级MCU芯片与普通芯片有何不同？

随着国际国内油价的波动以及新能源汽车市场的繁荣，上游车规级MCU芯片的需求也日益旺盛。然而，什么是车规级MCU芯片？它与普通芯片有何不同？今天，我将为大家揭开这个神秘面纱，揭示它的神奇之处。

一、MCU芯片种类

MCU芯片根据应用场景的不同，主要分为四种类型：商业级（也称为消费级）、工业级、车规级和军用级。它们之间的区别主要体现在以下几个方面：

工作温度范围：商业级芯片的工作温度范围在0℃到+70℃之间。工业级芯片的工作温度范围则是-40℃到+85℃。车规级芯片的工作温度范围更广，能够承受-40℃到+125℃的高温和低温。军用级芯片的工作温度范围更是达到了-55℃到+125℃的极端范围。

工艺处理：商业级芯片仅进行了防水处理。工业级芯片则在防水处理的基础上增加了防潮、防腐、防霉变等处理。车规级芯片在工业级芯片的基础上进一步增强了封装设计和散热处理。而军用级芯片则比车规级芯片更耐冲击、耐高低温、耐霉菌。

电路设计：商业级芯片具备防雷设计、短路保护、热保护等电路设计。工业级芯片在商业级芯片的基础上进行了多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰设计、短路保护、热保护、超高压保护等设计。车规级芯片在工业级芯片的基础上增加了多重短路保护、多重热保护，以及超高压保护等电路设计。而军用级芯片同样在车规级芯片基础上增添了辅助电路和备份电路设计，以及多级防雷设计和双变压器设计。

系统成本：商业级芯片采用线路板一体化设计，价格低廉但维护费用较高。工业级芯片采用积木式结构，每个电路均带有自检功能。车规级同样也采用了积木式结构，但在工业级芯片的基础上增强了散热处理，造价较高维护费用也较高。军用级的造价就非常高了，维护费用也在这几类芯片中拔得头筹。

二、车规级芯片

在汽车制造业中，车规级芯片的可靠性要求无疑高于商业级和工业级芯片。车规级芯片顾名思义，是应用于汽车中的芯片，与日常生活中的消费品和工业品有所不同，它对可靠性要求较高，例如工作温度范围、工作稳定性、不良率等。同时，符合这一可靠性要求的车规级芯片也被视为该行业的最高准入门槛。

三、车规级认证

一、IATF16949

2016年10月，国际汽车工作组（IATF）正式发布了IATF 16949:2016，取代了ISO/TS 16949:2009作为规范汽车行业质量管理的标准。新版标准的目标是规范汽车行业各组织质量管理体系的各项要求，以实现持续改进、强调缺陷预防并减少供应链中的变异和浪费。

IATF 16949:2016是全球通用的汽车行业质量管理标准，涵盖了有效运行质量管理体系（QMS）的相关要求。它补充了汽车工业的特殊要求而形成，基于国际普遍接受的ISO9001标准。IATF 16949主要针对汽车整车厂和其直接的零备件制造商，强调质量和可靠性的重要性。只有直接与生产汽车有关的加工制造活动才能获得认证。

二、ISO 26262

ISO 26262是从电子、电气及可编程器件功能安全基本标准IEC61508派生出来的，主要定位在汽车行业中特定的电气器件、电子设备、可编程电子器件等专门用于汽车领域的部件。它旨在提高汽车电子、电气产品功能安全的国际标准，针对汽车电子的功能安全标准，等级从低到高分为：ASIL-A、 ASIL-B、 ASIL-C、ASIL-D。

进行ISO 26262功能安全设计时，首先要识别系统所有的危害，然后评估每个危害的风险级别。目前，ISO 26262是判断芯片产品是否具备车用资格的标志之一。

三、AEC-Q100

AEC－Q系列认证是公认的车规元器件的通用测试标准。IC设计企业想要进入汽车电子领域，进入汽车电子零部件供应链，AEC－Q系列是必须获得的认证之一。其中AEC-Q100是判断芯片产品是否具备车用资格的标志之一，侧重质量可靠性。其关键测试类别包括：只有完全通过7大类别共41项测试后，才能获得AEC－Q100认证。平均最低时间也需要大概6个月左右。

四、市面上的车规级芯片

功率器件：新能源汽车是功率器件增量需求的主要来源，其中增量较大的主要是IGBT模块、SiC模块、MOSFET和GaN产品。这些新增功率器件主要用于主驱逆变器、车载充电机（OBC）、直流-直流变换器（DC-DC）等动力系统零部件。

计算及控制芯片：这类芯片是智能汽车的“眼睛”，主要以微控制器和逻辑IC为主，包括主控芯片和辅助芯片。从应用场景来看，计算芯片可以分为智能座舱芯片、自动驾驶芯片和车身控制芯片。

储存芯片：这类芯片主要用于数据存储功能，包括DRAM（动态存储器）、SRAM（静态存储器）、FLASH（闪存芯片）等。

传感器芯片：主要用于探测和感受外界的信号，并将探知的信息转变为电信号或其他所需形式传递给其他设备。包括CMOS图像传感器（CIS）、图像信号处理器（ISP）、激光雷达芯片等。

通信芯片：主要用于发送、接收及传输通信信号，包括基带芯片、射频芯片、信道芯片、电力线载波通信芯片等。

模拟芯片：模拟芯片在汽车各个部分均有应用，包括车身、仪表、底盘、动力总成及ADAS，主要分为信号链芯片与电源管理芯片两大板块。

电源管理芯片（PMIC）：汽车电源管理芯片广泛应用于汽车智能座舱、自动驾驶、车身电子、仪表及娱乐系统、照明系统及BMS等场景。

驱动芯片：其性能的优劣决定了爬坡能力、加速能力以及最高车速等汽车行驶的主要性能指标。

安全芯片：汽车安全芯片属于一种车规级芯片，主要包括AEC和ISO 26262等标准，其功能为控制车辆的安全性、效率性和舒适性等。

编辑：黄飞