最高性能車(chē)規MCU即將發(fā)布

 “車(chē)規時(shí)代”到來(lái)

 

“缺芯潮”中，MCU控制芯片是對車(chē)廠(chǎng)挑戰最大的產(chǎn)品，尤其高性能、高可靠、高安全的車(chē)規控制芯片，而這塊市場(chǎng)此前一直是國際大廠(chǎng)的天下，國內創(chuàng )新企業(yè)尚是空白。

 

不過(guò)車(chē)規半導體企業(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(chē)控MCU E3、其功能安全等級達到了ISO 26262 ASIL D級；這款控制芯片據稱(chēng)可覆蓋汽車(chē)車(chē)身、底盤(pán)、動(dòng)力、BMS、網(wǎng)關(guān)、T-Box等各項應用，目前已有近20家車(chē)廠(chǎng)和Tier1開(kāi)展了基于它的應用開(kāi)發(fā)。據芯馳科技提供的資料顯示，這款芯片的性能已經(jīng)超過(guò)了目前全球范圍內已發(fā)布的所有MCU，應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的官方信息。

 

隨著(zhù)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)品也將形成獨特的平臺化、全場(chǎng)景優(yōu)勢。

 

除了性能方面的突破，是否符合車(chē)規也是車(chē)廠(chǎng)非常關(guān)心的領(lǐng)域。據悉，芯馳是目前國內首個(gè)拿到“四證”的車(chē)規級芯片企業(yè)，早在2019年就成為中國首個(gè)取得ISO 26262-2018 ASIL D流程認證的企業(yè)，而X9智能座艙/G9智能網(wǎng)關(guān)/V9智能駕駛三款芯片則率先拿下AEC-Q100 Grade-2產(chǎn)品可靠性認證和ISO 26262 ASIL B功能安全產(chǎn)品認證，G9網(wǎng)關(guān)芯片是國內首批獲得國密認證的車(chē)規SoC芯片。

 

到底何為車(chē)規級芯片？

 

“車(chē)規”的關(guān)注度，正變得越來(lái)越高，但何為真正意義上的車(chē)規級芯片？市場(chǎng)聲音仍有些嘈雜，有的廠(chǎng)商通過(guò)AEC-Q100認證就聲稱(chēng)達到車(chē)規級，有的認為還需要通過(guò)ISO 26262認證。還有廠(chǎng)商宣稱(chēng)自己通過(guò)了相關(guān)認證，但實(shí)際測試過(guò)程中，表現卻不達標，又是什么原因？為何“車(chē)規”如此重要？車(chē)廠(chǎng)如此看重？對于以上問(wèn)題，下文會(huì )逐一介紹。

 

相對于其他消費級工業(yè)電子元件，汽車(chē)電子元件需要面對更苛刻的外部工作環(huán)境，使用壽命要求更長(cháng)，可靠性和安全性要求更高。

 

“車(chē)規認證”即是針對這些使用場(chǎng)景特點(diǎn)，對汽車(chē)芯片的生產(chǎn)流程和產(chǎn)品設定了相關(guān)認證要求，滿(mǎn)足所有要求，才能通過(guò)“車(chē)規認證”。而車(chē)規級芯片，是指完全滿(mǎn)足所有“車(chē)規認證”要求，并通過(guò)第三方認證機構認證的汽車(chē)芯片。

 

那么，真正的車(chē)規級芯片到底要經(jīng)過(guò)哪些相應的認證？具體的指標和維度有哪些？目前，業(yè)界較為通用的芯片車(chē)規認證標準主要有可靠性標準AEC-Q系列、功能安全標準ISO 26262。一般通過(guò)這兩項標準的認定，才能稱(chēng)為“車(chē)規級芯片”。

 

• AEC-Q100：芯片前裝上車(chē)的“基本門(mén)檻”

 

AEC-Q系列是主要針對可靠性評估的規范，詳細規定了一系列的汽車(chē)電子可靠性測試標準。其中，業(yè)內普遍熟知的AEC-Q100是基于失效機理的集成電路應力測試鑒定，是適用于車(chē)用芯片的綜合可靠性測試，也是汽車(chē)行業(yè)零部件供應商生產(chǎn)的重要指南。通過(guò)AEC-Q100測試，能夠保障芯片長(cháng)期可靠能用，即不損壞。

 

通過(guò)AEC-Q100可靠性認證試驗條件，需要多輪驗證且過(guò)程中更多側重多方協(xié)作（晶圓廠(chǎng)、封測廠(chǎng)等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的配合），周期一般比較長(cháng)。芯片設計廠(chǎng)商需要從產(chǎn)品設計階段就將可靠性要求放在非常高的優(yōu)先級，以確保產(chǎn)品滿(mǎn)足環(huán)境應力加速驗證、壽命加速模擬驗證、封裝驗證等方面的嚴格要求，這也要求芯片廠(chǎng)商要有足夠豐富的成功生產(chǎn)車(chē)規芯片的經(jīng)驗，才能在前期每個(gè)環(huán)節中做到位，保障在認證時(shí)滿(mǎn)足所有標準和要求。

 

• ISO 26262：汽車(chē)供應鏈的“準入門(mén)票”

 

僅僅保障“能用”、“不損壞”顯然是不夠的，真正的“車(chē)規級芯片”需滿(mǎn)足對功能安全機制的考量和認證，隨著(zhù)智能駕駛/無(wú)人駕駛的逐步落地，越來(lái)越多的汽車(chē)零部件加強了對功能安全的需求，而ISO 26262則是全面規范汽車(chē)零部件以及芯片功能安全的基本規則。功能安全強調的是保障功能正常，不會(huì )出現突發(fā)問(wèn)題，能夠正常報警、安全執行，是能力層面的保障。業(yè)內對于功能安全的認證較多使用ISO 26262《道路車(chē)輛功能安全》國際標準。所以通過(guò)這一標準的認證，也已成為時(shí)下汽車(chē)供應鏈廠(chǎng)商們的準入規則。

 

ISO 26262除了關(guān)注控制隨機硬件失效外，還關(guān)注避免系統性失效的發(fā)生，系統性失效其實(shí)占到了“失效”的大部分，很多問(wèn)題都是由系統性失效造成的，其背后原因各有不同，可能是沒(méi)有遵照最佳實(shí)踐的一些準則，或者沒(méi)有及時(shí)的進(jìn)行同行評審等。

 

 

ISO 26262功能安全認證分為功能安全流程認證和功能安全產(chǎn)品認證，在汽車(chē)行業(yè)的開(kāi)發(fā)流程中，需要先有流程做支撐，才能根據流程做出能達到流程標準的產(chǎn)品。因此，要想開(kāi)發(fā)出能通過(guò)ISO 26262認證的產(chǎn)品，先得通過(guò)ISO 26262功能安全流程認證。而只有通過(guò)這兩方面的認證，才算是完全通過(guò)了ISO 26262功能安全認證。

 

功能安全流程認證專(zhuān)注于功能安全管理體系，產(chǎn)品必須按照通過(guò)認證的流程開(kāi)發(fā)，可有效避免產(chǎn)品的系統性失效，提升產(chǎn)品質(zhì)量，是針對流程的認證。

 

功能安全產(chǎn)品認證則更注重考察產(chǎn)品本身的安全架構設計、安全特性及安全覆蓋范圍，對整個(gè)系統進(jìn)行危害分析和風(fēng)險評估，并要求安全機制符合相應功能安全等級（ASIL）要求，還需追加自我診斷等功能。

 

功能安全等級ASIL從低到高可分為A/B/C/D四個(gè)等級，等級越高對安全性的要求越高，對開(kāi)發(fā)流程和技術(shù)的要求也越嚴格，每個(gè)等級都有相對應的標準，需滿(mǎn)足這一等級所有標準要求，才算是通過(guò)了該等級的認證。

 

芯馳科技率先通過(guò)了功能安全流程ASIL D級別的認證，隨后其X9座艙芯片/G9網(wǎng)關(guān)芯片/V9自動(dòng)駕駛三款芯片經(jīng)過(guò)行業(yè)權威認證機構德國萊茵TÜV評估，認定其從避免系統性失效和控制隨機硬件失效方面，均完全符合ISO 26262 ASIL B級別的標準要求，即也通過(guò)ASIL B功能安全產(chǎn)品認證。芯馳科技也是國內首家達成這一目標的車(chē)規處理器企業(yè)。

 

值得注意的是，一般產(chǎn)品認證等級不會(huì )高于流程認證等級，例如不太可能功能安全流程認證等級是ASIL B，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品等級是ASIL D，如果想生產(chǎn)功能安全通過(guò)ASIL D等級認證的產(chǎn)品，那該廠(chǎng)商一定已經(jīng)通過(guò)了功能安全流程ASIL D等級的認證。芯馳科技是完全符合這一順序的，其很早就通過(guò)了ASIL D級別的功能安全流程認證，也為近期即將發(fā)布的 ASIL D級別MCU打好了基礎。

 

要想通過(guò)ISO 26262認證，芯片廠(chǎng)商同樣需要從芯片設計之初就以相應標準為目標進(jìn)行設計，包括芯片全生命周期的功能安全要求，涵蓋安全需求的規劃、設計、實(shí)施、集成、驗證、確認和配置等。

 

雖然該標準并非全球強制性標準，但在一些對功能安全有一定要求的部件上，整車(chē)廠(chǎng)和Tier1進(jìn)行平臺化選型時(shí)，沒(méi)有通過(guò)ISO 26262認證的產(chǎn)品或廠(chǎng)商，基本很難獲得認可，所以該標準已經(jīng)逐漸成為汽車(chē)供應鏈廠(chǎng)商的“準入門(mén)票”。

 

值得注意的是，汽車(chē)上不同區域使用的芯片，對于安全等級的要求也是不同的，一般以該區域中對于功能安全要求最高的功能，來(lái)確定整體的需求等級。例如儀表盤(pán)需要達到ASIL B等級，因為它有報錯功能，如果車(chē)輛某個(gè)部位出現問(wèn)題，儀表盤(pán)報警燈不提示，那么車(chē)輛安全機制將無(wú)法工作，會(huì )帶來(lái)巨大安全風(fēng)險，所以要保證儀表盤(pán)的錯誤報警信息能安全可靠的顯示出來(lái)。

 

而即使同是ISO 26262 ASIL某一等級的認證，其實(shí)也有不同，有車(chē)規“預備”和“完全”通過(guò)兩種。市場(chǎng)上有不少智能汽車(chē)芯片廠(chǎng)商宣傳已經(jīng)通過(guò)了ASIL X級別的認證，但其中或是滿(mǎn)足了部分ISO 26262標準中的要求，也就是ASIL X Ready認證，這一級別的認證其實(shí)更準確的說(shuō)法叫車(chē)規“預備”，一般以滿(mǎn)足“控制隨機硬件失效”方面的要求為主；又或者是僅拿下了流程認證、還未通過(guò)產(chǎn)品功能安全認證。所以會(huì )有廠(chǎng)商表示通過(guò)了認證，而實(shí)際測試中不達標的情況發(fā)生。

 

綜合來(lái)看，真正的車(chē)規級芯片一般需要通過(guò)可靠性測試認證+功能安全流程認證+功能安全產(chǎn)品認證，才能算完全滿(mǎn)足車(chē)規認證中的所有要求，才算是“車(chē)規級芯片”。

 

機會(huì )窗口到來(lái)

行業(yè)迎接創(chuàng )新企業(yè)

 

這兩年，國內汽車(chē)芯片行業(yè)發(fā)展迅速，國產(chǎn)半導體廠(chǎng)商紛紛加大車(chē)規級產(chǎn)品的推進(jìn)力度。然而，車(chē)規級芯片在開(kāi)發(fā)和認證過(guò)程中需要花費較多的時(shí)間，一款芯片完成車(chē)規級認證，一般需要用2年左右的時(shí)間，大量的驗證工作使得車(chē)規級芯片投入周期長(cháng)、導入難度大，嚴苛的要求將眾多國產(chǎn)半導體廠(chǎng)商擋在了門(mén)外。即使是當前市場(chǎng)上熱門(mén)的高性能智能座艙芯片高通驍龍8155也只宣傳通過(guò)了AEC-Q100 Grade-3認證，暫未通過(guò)ISO 26262認證。而目前，芯馳科技已沖出藩籬，成為了第一家通過(guò)可靠性測試認證+功能安全流程認證+功能安全產(chǎn)品認證的創(chuàng )新車(chē)規處理器企業(yè)，并獲得了市場(chǎng)廣泛認可。

 

搜索資料可以發(fā)現，芯馳科技是一家相對低調的企業(yè)，其全系列的“智能座艙、智能駕駛、安全控制、智能網(wǎng)關(guān)”域控算力平臺用不到3年時(shí)間，完成了流片、ISO 26262 和ACE-Q100車(chē)規最高等級認證，以及量產(chǎn)出貨，目前已覆蓋中國超過(guò)70%的車(chē)廠(chǎng)，服務(wù)250余家客戶(hù)。事實(shí)上，芯馳科技的實(shí)力在業(yè)內已比肩國際大廠(chǎng)。

 

芯片創(chuàng )新企業(yè)眾多，為什么芯馳能這么快？從其團隊背景中可了解到，芯馳的團隊平均擁有10-20年量產(chǎn)經(jīng)驗的深厚積累，在半導體行業(yè)，豐富的成功量產(chǎn)經(jīng)驗是芯片設計和成功量產(chǎn)的最大保障。據介紹，目前芯馳也已參與到多項車(chē)規級芯片標準的制定中。

 

汽車(chē)作為長(cháng)生命周期的商品，又與人身安全密切相關(guān)，在對可靠性、安全性的要求標準上需要極其嚴格，所以通過(guò)車(chē)規級認證，既重要，又必要。綜合來(lái)看，在當前的市場(chǎng)環(huán)境和趨勢下，中國車(chē)規芯片企業(yè)正在迎來(lái)難得的發(fā)展機遇，但想走的更遠，唯有在安全、可靠上扎實(shí)做好才是正道。