一顆芯片只有經(jīng)歷過“九九八十一難”，才能修成大羅金身——車規(guī)級芯片。

在芯片產(chǎn)業(yè)中，從初步設計到實際應用落地，這條路常常如同“西天取經(jīng)”般漫長、艱難。除卻眾所周知的設計之“難”、制造之“難”，驗證也是“取經(jīng)”路上的一大挑戰(zhàn)。

一個車規(guī)級芯片的誕生，要經(jīng)歷各種嚴格的驗證和測試，往往需要3-5年的時間才能真正進入大規(guī)模應用階段。這也解釋了為什么某些之前大受關注的國產(chǎn)車規(guī)級芯片，現(xiàn)在似乎銷聲匿跡：它們其實還在為完成這場“取經(jīng)”而努力。

對于很多國內(nèi)的IC設計公司：先是要有足夠的耐心和資源去開發(fā)新產(chǎn)品，再加上需要等待數(shù)年才可能看到產(chǎn)出和回報，這對于他們的資金鏈和運營帶來極大壓力。因此，盡管許多公司對此抱有熱情和期待，但最終能夠走到終點、成功實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的僅是其中少數(shù)。在這種競爭激烈的環(huán)境下，對于許多企業(yè)來說，“活著”往往比“發(fā)展”更為重要。

當下國產(chǎn)化車規(guī)芯片的最常見方式，還是在已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的消費級或者工業(yè)級芯片進行改善升級，以達到車規(guī)等級的要求，再實現(xiàn)裝車。就如同碳化硅作為第三代半導體，仍在很多環(huán)節(jié)采取第一代半導體硅的制備方式。

車規(guī)級芯片的認證難是因為：它不僅僅是一次形式上的測試，而是涉及到多方面的復雜標準和嚴格要求。雖然很多芯片生產(chǎn)商都會高調(diào)宣布其產(chǎn)品已經(jīng)成功地在-40度到125度的環(huán)境中進行了穩(wěn)定工作，但這只是萬里長征的一小步。事實上，溫度測試只是車規(guī)認證眾多考核標準中的一項。

成熟的車規(guī)級芯片，要考慮到車輛在各種極端環(huán)境下的工作需求。例如，車載系統(tǒng)可能需要在高鹽、高濕、振動、沖擊或電磁干擾的環(huán)境中穩(wěn)定運行，故芯片的測試范圍遠不止溫度這一參數(shù)。

更進一步說，-40度到125度只是一個普遍的基線標準，實際的溫度要求會根據(jù)芯片在車內(nèi)的具體安裝位置和其所在系統(tǒng)的功能來確定。在某些高溫、高壓或高負載的環(huán)境下，例如發(fā)動機室內(nèi)，芯片需要承受高達155度的溫度。企業(yè)想要證明其芯片達到車規(guī)級別，需要經(jīng)歷一系列的全方位、多維度的嚴格測試，而不僅僅是滿足某個特定的溫度要求。

芯片車規(guī)等級的驗證標準，就是大名鼎鼎的AEC認證。

AEC（Automotive Electronics Council）是專門為汽車電子行業(yè)設立的組織，致力于確保車載電子設備和組件的可靠性和質(zhì)量。AEC有兩個委員會組成，其中AEC元器件技術(shù)委員會提出的電子元器件標準就是AEC-Q系列文件，共包含如下內(nèi)容：

AEC-Q系列認證家族分類：

Q100：集成電路 包含Digital / Analog / Mixed signal / SOC /

Q101：分立半導體器件 包含MOSFET / Diode / IGBT

Q102：光電半導體器件 包含LED / Laser/Photodiodes/Phototransistors

Q103：傳感器 包含Pressure Sensor /Microphone

Q104：多芯片組件包含MCM

Q200：被動組件包含

即若要獲得車規(guī)等級驗證，首先必須依據(jù)不同的產(chǎn)品來通過如上驗證內(nèi)容，本文以目前最火的車規(guī)等級MCU為例，MCU即集成電路屬AEC-Q100類別。

AEC-Q100定義的認證項目 來源AEC-Q100 H版本 公開文件

如上圖所示的驗證流程，共包含A-G，7組驗證內(nèi)容，每一個小框?qū)木褪且环N驗證項目，總計42項，其中包含芯片制造和電性能參數(shù)兩大部分。而上文提到的溫度循環(huán)試驗TC，僅僅是其中封裝可靠性的一個項目而已，并且通過率并不低，很多芯片制造企業(yè)都能達到。

驗證項目多：在國內(nèi)的芯片產(chǎn)業(yè)中，完整通過全部七套驗證內(nèi)容的公司十分罕見。按照芯片的標準，每一塊都應當經(jīng)過全面完整的驗證。但很多公司在完成了2-3項驗證后，就向客戶表示已經(jīng)通過了AEC-Q100的認證。雖然從某種角度看，他們的說法并非完全錯誤，但這種部分認證的方式并不能真正保證芯片達到車規(guī)級的品質(zhì)標準。

那么誰在關注這個品質(zhì)標準？這就要提到AEC的另一個委員會組——質(zhì)量體系委員會。

車規(guī)等級的質(zhì)量體系委員會，目前已經(jīng)從AEC獨立出去，成為了大名鼎鼎的ISO/TS/IATF16949，但是16949最重要五大工具：

?MSA 測量系統(tǒng)分析

?PPAP 生產(chǎn)件批準程序

?SPC統(tǒng)計過程控制分析

?APQP 產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃

?FMEA潛在失效模式分析

簡單點來說，芯片公司A在進行AEC認證通過并量產(chǎn)后，它是如何保證未來許多年的芯片仍能夠達到與最初樣品相同的水平？企業(yè)不能年年搞AEC認證。那么16949的這五大工具，就負責保障企業(yè)生產(chǎn)過程質(zhì)量穩(wěn)定。

當前幾個關卡經(jīng)歷“九九八十一難”順利過關，你以為“經(jīng)書”就唾手可得了嗎？NO!!

芯片一旦通過了AEC認證，那么Tier1，也就是你的客戶會默認你的芯片沒有問題，他們再也不會對你的芯片進行芯片級的獨立測試和驗證工作了，而會直接上板子。板子上那么多元器件，在復雜的驗證過程中掛了一項就重頭再來，他們并不會輕易懷疑你的芯片質(zhì)量有問題，只會先從自己設計、工藝上找問題，但如果費了九牛二虎之力發(fā)現(xiàn)問題出在你的芯片上，其后果可想而知，遠非一個芯片制造企業(yè)能夠承擔。

即便一切順利，零部件級別的PV驗證通過，還得裝車驗證，一般實在ji極寒或極熱地區(qū)幾個月跑幾萬公里，沒有問題之后，才是真正可以順利裝車的芯片。之后還要等車型量產(chǎn)、投放市場、消費者買單。然而當前單一車型，除了幾個爆款，基本年銷量10萬一大關，如果對于MCU等復雜芯片，單車就用一顆，10萬才100K的年需求量，幾年時間的努力最后就這么點銷售量，你說企業(yè)難不難？

車規(guī)級芯片驗證的難度之高，看似讓芯片制造企業(yè)苦不堪言，但實際上是保障汽車電子系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性的終極底線，也是對消費用戶的一個承諾和保障，畢竟”安全大于天“！

審核編輯：劉清