車規(guī)級芯片，指技術標準達到車規(guī)級，可應用于汽車控制的芯片。車規(guī)級是適用于汽車電子元件的規(guī)格標準等級之一。

　　圖1、消費類電子、工業(yè)和車規(guī)芯片對比

　　汽車電子本身使用環(huán)境較為復雜，一旦失效可能引發(fā)嚴重后果，要研發(fā)一款真正符合需求的車規(guī)芯片并不容易。芯片在真正投入量產(chǎn)前，往往要經(jīng)過一系列嚴格的測試驗證，以保證流程和產(chǎn)品的可靠性，達到車規(guī)要求。芯片的車規(guī)級認證主要從體系、功能安全和可靠性三個維度管控。IAFT16949是汽車設計、開發(fā)和生產(chǎn)質量管理體系的標準規(guī)范;ISO 26262是針對汽車功能安全的評估認證;AEC-Q系列則主要是針對車規(guī)電子元器件可靠性評估的規(guī)范。

　　圖2、車規(guī)級芯片三大“門檻”

　?、佟ATF 16949認證

　　IATF16949是基于ISO9001的基礎上建立的國際汽車行業(yè)的技術規(guī)范，敘述了汽車相關產(chǎn)品的設計和開發(fā)、生產(chǎn)及相應的安裝與服務的質量管理體系要求，適用于顧客要求的用于生產(chǎn)件和/或服務件的制造現(xiàn)場，適用于整個汽車供應鏈中的組織。它相當于國際汽車行業(yè)的通用語言，目的就是為了減少供應鏈中質量波動和浪費。

　　圖3、IATF16949發(fā)展過程

　　上圖是IATF16949的發(fā)展過程，隨著質量管理體系要求的不斷提升，新版的16949涵蓋了：產(chǎn)品安全、風險管理和應急計劃、嵌入式軟件要求、變更和質保管理和次級供應商管理，對汽車供應鏈提出了更高的管理水平規(guī)范。

　　TS16949的質量管理系統(tǒng)認證體系是汽車電子供應商除AEC之外需要重視的另一套規(guī)范。目前包括通用、福特、標致、雷諾和大眾等世界級車廠，都強制規(guī)定其供貨商的質量管理系統(tǒng)需符合TS16949的要求，并要求擴展至2~3級供貨商。TS16949突出了客戶導向，并制定各項績效指標。其系統(tǒng)運作架構能強力推動組織持續(xù)改進。以保持領先同業(yè)的競爭力，能讓管理者有效找到異常點并進行相應改善。TS16949內容中，最基本精神為《AIAG汽車行業(yè)五大核心工具》，尤其是生產(chǎn)件批準程序(PPAP)更為核心，如下圖所示。

　　圖4、TS16949之汽車行業(yè)五大核心工具

　?、?、ISO 26262

　　ISO26262是從電子、電氣及可編程器件功能安全基本標準IEC61508派生出來的，主要定位在汽車行業(yè)中特定的電氣器件、電子設備、可編程電子器件等專門用于汽車領域的部件，旨在提高汽車電子、電氣產(chǎn)品功能安全的國際標準。

　　圖5、ISO26262標準體系

　　ISO26262根據(jù)嚴重度(Severity)、暴露率(Exposure)和可控性(Controllability)，給汽車上的全部電子電氣系統(tǒng)劃分安全等級，安全氣囊、防抱死制動系統(tǒng)和動力轉向系統(tǒng)必須達到ASIL D級，這是應用于安全保障的最嚴苛等級，因為其失效帶來的風險最高。而安全等級范圍的最低等級，如后燈等部件，僅需達到ASIL A級即可。大燈和剎車燈通常是ASIL B級，而巡航控制通常是ASIL C級。

　　企業(yè)在執(zhí)行ISO 26262功能安全標準的時候，會先制定安全要求以將風險降低到可接受的水平，管理并跟蹤安全要求，確保最終產(chǎn)品遵循標準化安全程序。通過系統(tǒng)性、全生命周期的思考方式，實現(xiàn)全面地規(guī)劃功能安全的目的。

　　ISO 26262為汽車安全提供了一個生命周期(管理、開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營、服務、報廢)理念，并在這些生命周期階段中提供必要的支持。該標準涵蓋功能性安全方面的整體開發(fā)過程(包括需求規(guī)劃、設計、實施、集成、驗證、確認和配置)。

　　ISO 26262標準根據(jù)安全風險程度對系統(tǒng)或系統(tǒng)某組成部分確定劃分由A到D的安全需求等級(Automotive Safety Integrity Level 汽車安全完整性等級ASIL)，其中D級為最高等級，需要最苛刻的安全需求。伴隨著ASIL等級的增加，針對系統(tǒng)硬件和軟件開發(fā)流程的要求也隨之增強。對系統(tǒng)供應商而言，除了需要滿足現(xiàn)有的高質量要求外還必須滿足這些因為安全等級增加而提出的更高的要求。

　　圖6、ISO26262的體系結構

　　ISO 26262的內容包括：Part 1：定義術語(專用詞匯定義、解釋);Part 2：功能安全管理(定義了涉及安全相關系統(tǒng)開發(fā)的組織和人員應滿足的要求);Part 3：概念階段(項目定義、安全生命周期初始化、危險分析和風險評估、功能安全概念);Part 4：產(chǎn)品開發(fā)：系統(tǒng)層面;Part 5：產(chǎn)品開發(fā)：硬件層面;Part 6：產(chǎn)品開發(fā)：軟件層面;Part 7：生產(chǎn)、運行、服務和報廢;Part 8：支持過程(規(guī)定了對供應商的開發(fā)委托要求);Part 9：基于ASIL和安全的分析;Part 10：ISO 26262導則(作為Part1～9的補充，對特定項目的解說及事例的指南);Part 11：半導體應用指南。

　?、?、AEC-Q認證

　　AEC是“Automotive Electronics Council：汽車電子協(xié)會”的簡稱?？巳R斯勒、福特和通用汽車為建立一套通用的零件資質及質量系統(tǒng)標準而設立了汽車電子委員會(AEC)，是主要汽車制造商與美國的主要部件制造商匯聚一起成立的、以車載電子部件的可靠性以及認定標準的規(guī)格化為目的的團體，AEC建立了質量控制的標準。AEC-Q認證的目的是針對車載應用，汽車零部件，汽車車載電子實施標準規(guī)范，建立車載電子部件的可靠性及認定標準規(guī)格化質量控制標準，提高車載電子的穩(wěn)定性和標準化。

　　不同半導體產(chǎn)品有不同的AEC-Q標準，芯片設計企業(yè)需以產(chǎn)品分類選擇適宜的標準，如AEC-Q100(IC芯片)、AEC-Q101(半導體分立器件)、AEC-102(光電器件)、AEC-Q103(傳感器)、AEC-Q104(多芯片模塊)和AEC-Q200(被動元器件)。

　　圖7、AEC-Q標準體系

　　車規(guī)級的電子元件對環(huán)境要求、抗振動沖擊、可靠性和一致性等方面要求嚴格，所以必須采用更先進的技術和更苛刻的測試程序。以AEC-Q100為例，規(guī)范了測試7大類別：1)測試群組A(環(huán)境壓力加速測試);2)測試群組B(使用壽命模擬測試);3)測試群組C(封裝組裝整合測試);4)測試群組D(芯片晶圓可靠度測試);5)測試群組E(電氣特性確認測試);6)測試群組F(瑕疵篩選監(jiān)控測試);7)測試群組G(封裝凹陷整合測試)。

　　只有完全通過7大類別共41項測試后，才能獲得AEC-Q100認證。AEC-Q系列認證，完成全部測試，平均最低時間也需要大概6個月左右，認證等級請參考下圖：

　　圖8、AEC-Q認證等級

　　AEC-Q的要求非常嚴格，只有通過相對應的標準規(guī)定的全部測試項目，供應商才能聲稱該產(chǎn)品通過了相應的AEC-Q認證;符合這些規(guī)格的組件適用于惡劣的汽車環(huán)境，無需額外的組件級鑒定測試。同時，AEC-Q標準是在不斷進化的，特別是隨著高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛等新技術的發(fā)展，標準還將保持這種持續(xù)更新的狀態(tài)。

　　AEC-Q100驗證流程參考下圖，以Die Design>Wafer Fab.>PKG Assembly>Testing的制造流程來繪制，各群組的關聯(lián)性需要參考圖中的箭頭符號，這里將驗證流程分為五個部分進行簡易說明，各項測試的細節(jié)部分就不再細述。

　　圖9、AEC-Q100驗證流程

　　Design House：可靠度實驗前后的功能測試，此部分需IC設計公司與測試廠討論執(zhí)行方式，與一般IC驗證主要差異在功能測試的溫度設定。

　　Wafer Foundry：D測試組為晶圓廠在Wafer Level的可靠度驗證，F(xiàn)abless的IC業(yè)者必須與委托制造的晶圓廠取得相關資料。

　　Reliability Test：區(qū)域3為可靠性視產(chǎn)品包裝/特性需要執(zhí)行的項目，AEC將其分為Group A(加速環(huán)境應力實驗)、Group B(加速工作壽命模擬)、Group C(封裝完整性測試)、Group E(電性驗證測試)、Group G(空腔/密封型封裝完整性測試)。

　　Design Verification：部分Group E的區(qū)域4為設計階段的失效模式與影響分析評估，成品階段的特性驗證以及故障涵蓋率計算。

　　Production Control：Group F的區(qū)域生產(chǎn)階段的品質控管，包含良率/Bin使用統(tǒng)計手法進行控管及制定標準處理流程。