最高性能車規(guī)MCU即將發(fā)布
“車規(guī)時(shí)代”到來
“缺芯潮”中，MCU控制芯片是對(duì)車廠挑戰(zhàn)最大的產(chǎn)品，尤其高性能、高可靠、高安全的車規(guī)控制芯片，而這塊市場(chǎng)此前一直是國際大廠的天下，國內(nèi)創(chuàng)新企業(yè)尚是空白。
不過車規(guī)半導(dǎo)體企業(yè)芯馳科技近期透露了令人振奮的消息：即將發(fā)布一款高可靠、高安全、高性能、廣覆蓋的車控MCU E3、其功能安全等級(jí)達(dá)到了ISO 26262 ASIL D級(jí)；這款控制芯片據(jù)稱可覆蓋汽車車身、底盤、動(dòng)力、BMS、網(wǎng)關(guān)、T-Box等各項(xiàng)應(yīng)用，目前已有近20家車廠和Tier1開展了基于它的應(yīng)用開發(fā)。據(jù)芯馳科技提供的資料顯示，這款芯片的性能已經(jīng)超過了目前全球范圍內(nèi)已發(fā)布的所有MCU，應(yīng)是目前全球性能最高的MCU控制芯片。發(fā)布時(shí)間臨近，具體情況如何，還需等待芯馳更詳細(xì)的官方信息。
隨著MCU E3的發(fā)布，芯馳科技智能座艙、智能駕駛、智能網(wǎng)關(guān)、安全控制全系列產(chǎn)品也將形成獨(dú)特的平臺(tái)化、全場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)。
除了性能方面的突破，是否符合車規(guī)也是車廠非常關(guān)心的領(lǐng)域。據(jù)悉，芯馳是目前國內(nèi)首個(gè)拿到“四證”的車規(guī)級(jí)芯片企業(yè)，早在2019年就成為中國首個(gè)取得ISO 26262-2018 ASIL D流程認(rèn)證的企業(yè)，而X9智能座艙/G9智能網(wǎng)關(guān)/V9智能駕駛?cè)钚酒瑒t率先拿下AEC-Q100 Grade-2產(chǎn)品可靠性認(rèn)證和ISO 26262 ASIL B功能安全產(chǎn)品認(rèn)證，G9網(wǎng)關(guān)芯片是國內(nèi)首批獲得國密認(rèn)證的車規(guī)SoC芯片。
到底何為車規(guī)級(jí)芯片？
“車規(guī)”的關(guān)注度，正變得越來越高，但何為真正意義上的車規(guī)級(jí)芯片？市場(chǎng)聲音仍有些嘈雜，有的廠商通過AEC-Q100認(rèn)證就聲稱達(dá)到車規(guī)級(jí)，有的認(rèn)為還需要通過ISO 26262認(rèn)證。還有廠商宣稱自己通過了相關(guān)認(rèn)證，但實(shí)際測(cè)試過程中，表現(xiàn)卻不達(dá)標(biāo)，又是什么原因？為何“車規(guī)”如此重要？車廠如此看重？對(duì)于以上問題，下文會(huì)逐一介紹。
相對(duì)于其他消費(fèi)級(jí)工業(yè)電子元件，汽車電子元件需要面對(duì)更苛刻的外部工作環(huán)境，使用壽命要求更長(zhǎng)，可靠性和安全性要求更高。
“車規(guī)認(rèn)證”即是針對(duì)這些使用場(chǎng)景特點(diǎn)，對(duì)汽車芯片的生產(chǎn)流程和產(chǎn)品設(shè)定了相關(guān)認(rèn)證要求，滿足所有要求，才能通過“車規(guī)認(rèn)證”。而車規(guī)級(jí)芯片，是指完全滿足所有“車規(guī)認(rèn)證”要求，并通過第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證的汽車芯片。
那么，真正的車規(guī)級(jí)芯片到底要經(jīng)過哪些相應(yīng)的認(rèn)證？具體的指標(biāo)和維度有哪些？目前，業(yè)界較為通用的芯片車規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)主要有可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q系列、功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262。一般通過這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)定，才能稱為“車規(guī)級(jí)芯片”。
AEC-Q100：芯片前裝上車的“基本門檻”
AEC-Q系列是主要針對(duì)可靠性評(píng)估的規(guī)范，詳細(xì)規(guī)定了一系列的汽車電子可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。其中，業(yè)內(nèi)普遍熟知的AEC-Q100是基于失效機(jī)理的集成電路應(yīng)力測(cè)試鑒定，是適用于車用芯片的綜合可靠性測(cè)試，也是汽車行業(yè)零部件供應(yīng)商生產(chǎn)的重要指南。通過AEC-Q100測(cè)試，能夠保障芯片長(zhǎng)期可靠能用，即不損壞。
通過AEC-Q100可靠性認(rèn)證試驗(yàn)條件，需要多輪驗(yàn)證且過程中更多側(cè)重多方協(xié)作（晶圓廠、封測(cè)廠等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的配合），周期一般比較長(zhǎng)。芯片設(shè)計(jì)廠商需要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就將可靠性要求放在非常高的優(yōu)先級(jí)，以確保產(chǎn)品滿足環(huán)境應(yīng)力加速驗(yàn)證、壽命加速模擬驗(yàn)證、封裝驗(yàn)證等方面的嚴(yán)格要求，這也要求芯片廠商要有足夠豐富的成功生產(chǎn)車規(guī)芯片的經(jīng)驗(yàn)，才能在前期每個(gè)環(huán)節(jié)中做到位，保障在認(rèn)證時(shí)滿足所有標(biāo)準(zhǔn)和要求。
ISO 26262：汽車供應(yīng)鏈的“準(zhǔn)入門票”
僅僅保障“能用”、“不損壞”顯然是不夠的，真正的“車規(guī)級(jí)芯片”需滿足對(duì)功能安全機(jī)制的考量和認(rèn)證，隨著智能駕駛/無人駕駛的逐步落地，越來越多的汽車零部件加強(qiáng)了對(duì)功能安全的需求，而ISO 26262則是全面規(guī)范汽車零部件以及芯片功能安全的基本規(guī)則。功能安全強(qiáng)調(diào)的是保障功能正常，不會(huì)出現(xiàn)突發(fā)問題，能夠正常報(bào)警、安全執(zhí)行，是能力層面的保障。業(yè)內(nèi)對(duì)于功能安全的認(rèn)證較多使用ISO 26262《道路車輛功能安全》國際標(biāo)準(zhǔn)。所以通過這一標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證，也已成為時(shí)下汽車供應(yīng)鏈廠商們的準(zhǔn)入規(guī)則。
ISO 26262除了關(guān)注控制隨機(jī)硬件失效外，還關(guān)注避免系統(tǒng)性失效的發(fā)生，系統(tǒng)性失效其實(shí)占到了“失效”的大部分，很多問題都是由系統(tǒng)性失效造成的，其背后原因各有不同，可能是沒有遵照最佳實(shí)踐的一些準(zhǔn)則，或者沒有及時(shí)的進(jìn)行同行評(píng)審等。
ISO 26262功能安全認(rèn)證分為功能安全流程認(rèn)證和功能安全產(chǎn)品認(rèn)證，在汽車行業(yè)的開發(fā)流程中，需要先有流程做支撐，才能根據(jù)流程做出能達(dá)到流程標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。因此，要想開發(fā)出能通過ISO 26262認(rèn)證的產(chǎn)品，先得通過ISO 26262功能安全流程認(rèn)證。而只有通過這兩方面的認(rèn)證，才算是完全通過了ISO 26262功能安全認(rèn)證。
功能安全流程認(rèn)證專注于功能安全管理體系，產(chǎn)品必須按照通過認(rèn)證的流程開發(fā)，可有效避免產(chǎn)品的系統(tǒng)性失效，提升產(chǎn)品質(zhì)量，是針對(duì)流程的認(rèn)證。
功能安全產(chǎn)品認(rèn)證則更注重考察產(chǎn)品本身的安全架構(gòu)設(shè)計(jì)、安全特性及安全覆蓋范圍，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并要求安全機(jī)制符合相應(yīng)功能安全等級(jí)（ASIL）要求，還需追加自我診斷等功能。
功能安全等級(jí)ASIL從低到高可分為A/B/C/D四個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高對(duì)安全性的要求越高，對(duì)開發(fā)流程和技術(shù)的要求也越嚴(yán)格，每個(gè)等級(jí)都有相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，需滿足這一等級(jí)所有標(biāo)準(zhǔn)要求，才算是通過了該等級(jí)的認(rèn)證。
芯馳科技率先通過了功能安全流程ASIL D級(jí)別的認(rèn)證，隨后其X9座艙芯片/G9網(wǎng)關(guān)芯片/V9自動(dòng)駕駛?cè)钚酒?jīng)過行業(yè)權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)德國萊茵TÜV評(píng)估，認(rèn)定其從避免系統(tǒng)性失效和控制隨機(jī)硬件失效方面，均完全符合ISO 26262 ASIL B級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)要求，即也通過ASIL B功能安全產(chǎn)品認(rèn)證。芯馳科技也是國內(nèi)首家達(dá)成這一目標(biāo)的車規(guī)處理器企業(yè)。
值得注意的是，一般產(chǎn)品認(rèn)證等級(jí)不會(huì)高于流程認(rèn)證等級(jí)，例如不太可能功能安全流程認(rèn)證等級(jí)是ASIL B，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品等級(jí)是ASIL D，如果想生產(chǎn)功能安全通過ASIL D等級(jí)認(rèn)證的產(chǎn)品，那該廠商一定已經(jīng)通過了功能安全流程ASIL D等級(jí)的認(rèn)證。芯馳科技是完全符合這一順序的，其很早就通過了ASIL D級(jí)別的功能安全流程認(rèn)證，也為近期即將發(fā)布的 ASIL D級(jí)別MCU打好了基礎(chǔ)。
要想通過ISO 26262認(rèn)證，芯片廠商同樣需要從芯片設(shè)計(jì)之初就以相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括芯片全生命周期的功能安全要求，涵蓋安全需求的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、集成、驗(yàn)證、確認(rèn)和配置等。
雖然該標(biāo)準(zhǔn)并非全球強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但在一些對(duì)功能安全有一定要求的部件上，整車廠和Tier1進(jìn)行平臺(tái)化選型時(shí)，沒有通過ISO 26262認(rèn)證的產(chǎn)品或廠商，基本很難獲得認(rèn)可，所以該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)逐漸成為汽車供應(yīng)鏈廠商的“準(zhǔn)入門票”。
值得注意的是，汽車上不同區(qū)域使用的芯片，對(duì)于安全等級(jí)的要求也是不同的，一般以該區(qū)域中對(duì)于功能安全要求最高的功能，來確定整體的需求等級(jí)。例如儀表盤需要達(dá)到ASIL B等級(jí)，因?yàn)樗袌?bào)錯(cuò)功能，如果車輛某個(gè)部位出現(xiàn)問題，儀表盤報(bào)警燈不提示，那么車輛安全機(jī)制將無法工作，會(huì)帶來巨大安全風(fēng)險(xiǎn)，所以要保證儀表盤的錯(cuò)誤報(bào)警信息能安全可靠的顯示出來。
而即使同是ISO 26262 ASIL某一等級(jí)的認(rèn)證，其實(shí)也有不同，有車規(guī)“預(yù)備”和“完全”通過兩種。市場(chǎng)上有不少智能汽車芯片廠商宣傳已經(jīng)通過了ASIL X級(jí)別的認(rèn)證，但其中或是滿足了部分ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)中的要求，也就是ASIL X Ready認(rèn)證，這一級(jí)別的認(rèn)證其實(shí)更準(zhǔn)確的說法叫車規(guī)“預(yù)備”，一般以滿足“控制隨機(jī)硬件失效”方面的要求為主；又或者是僅拿下了流程認(rèn)證、還未通過產(chǎn)品功能安全認(rèn)證。所以會(huì)有廠商表示通過了認(rèn)證，而實(shí)際測(cè)試中不達(dá)標(biāo)的情況發(fā)生。
綜合來看，真正的車規(guī)級(jí)芯片一般需要通過可靠性測(cè)試認(rèn)證+功能安全流程認(rèn)證+功能安全產(chǎn)品認(rèn)證，才能算完全滿足車規(guī)認(rèn)證中的所有要求，才算是“車規(guī)級(jí)芯片”。
機(jī)會(huì)窗口到來
行業(yè)迎接創(chuàng)新企業(yè)
這兩年，國內(nèi)汽車芯片行業(yè)發(fā)展迅速，國產(chǎn)半導(dǎo)體廠商紛紛加大車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的推進(jìn)力度。然而，車規(guī)級(jí)芯片在開發(fā)和認(rèn)證過程中需要花費(fèi)較多的時(shí)間，一款芯片完成車規(guī)級(jí)認(rèn)證，一般需要用2年左右的時(shí)間，大量的驗(yàn)證工作使得車規(guī)級(jí)芯片投入周期長(zhǎng)、導(dǎo)入難度大，嚴(yán)苛的要求將眾多國產(chǎn)半導(dǎo)體廠商擋在了門外。即使是當(dāng)前市場(chǎng)上熱門的高性能智能座艙芯片高通驍龍8155也只宣傳通過了AEC-Q100 Grade-3認(rèn)證，暫未通過ISO 26262認(rèn)證。而目前，芯馳科技已沖出藩籬，成為了第一家通過可靠性測(cè)試認(rèn)證+功能安全流程認(rèn)證+功能安全產(chǎn)品認(rèn)證的創(chuàng)新車規(guī)處理器企業(yè)，并獲得了市場(chǎng)廣泛認(rèn)可。
搜索資料可以發(fā)現(xiàn)，芯馳科技是一家相對(duì)低調(diào)的企業(yè)，其全系列的“智能座艙、智能駕駛、安全控制、智能網(wǎng)關(guān)”域控算力平臺(tái)用不到3年時(shí)間，完成了流片、ISO 26262 和ACE-Q100車規(guī)最高等級(jí)認(rèn)證，以及量產(chǎn)出貨，目前已覆蓋中國超過70%的車廠，服務(wù)250余家客戶。事實(shí)上，芯馳科技的實(shí)力在業(yè)內(nèi)已比肩國際大廠。
芯片創(chuàng)新企業(yè)眾多，為什么芯馳能這么快？從其團(tuán)隊(duì)背景中可了解到，芯馳的團(tuán)隊(duì)平均擁有10-20年量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的深厚積累，在半導(dǎo)體行業(yè)，豐富的成功量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)是芯片設(shè)計(jì)和成功量產(chǎn)的最大保障。據(jù)介紹，目前芯馳也已參與到多項(xiàng)車規(guī)級(jí)芯片標(biāo)準(zhǔn)的制定中。
汽車作為長(zhǎng)生命周期的商品，又與人身安全密切相關(guān)，在對(duì)可靠性、安全性的要求標(biāo)準(zhǔn)上需要極其嚴(yán)格，所以通過車規(guī)級(jí)認(rèn)證，既重要，又必要。綜合來看，在當(dāng)前的市場(chǎng)環(huán)境和趨勢(shì)下，中國車規(guī)芯片企業(yè)正在迎來難得的發(fā)展機(jī)遇，但想走的更遠(yuǎn)，唯有在安全、可靠上扎實(shí)做好才是正道。
