最高性能車規MCU即將發布

 “車規時代”到來

 

“缺芯潮”中，MCU控制芯片是對車廠挑戰最大的產品，尤其高性能、高可靠、高安全的車規控制芯片，而這塊市場此前一直是國際大廠的天下，國內創新企業尚是空白。

 

不過車規半導體企業芯馳科技近期透露了令人振奮的消息：即將發布一款高可靠、高安全、高性能、廣覆蓋的車控MCU E3、其功能安全等級達到了ISO 26262 ASIL D級；這款控制芯片據稱可覆蓋汽車車身、底盤、動力、BMS、網關、T-Box等各項應用，目前已有近20家車廠和Tier1開展了基于它的應用開發。據芯馳科技提供的資料顯示，這款芯片的性能已經超過了目前全球范圍內已發布的所有MCU，應是目前全球性能最高的MCU控制芯片。發布時間臨近，具體情況如何，還需等待芯馳更詳細的官方信息。

 

隨著MCU E3的發布，芯馳科技智能座艙、智能駕駛、智能網關、安全控制全系列產品也將形成獨特的平臺化、全場景優勢。

 

除了性能方面的突破，是否符合車規也是車廠非常關心的領域。據悉，芯馳是目前國內首個拿到“四證”的車規級芯片企業，早在2019年就成為中國首個取得ISO 26262-2018 ASIL D流程認證的企業，而X9智能座艙/G9智能網關/V9智能駕駛三款芯片則率先拿下AEC-Q100 Grade-2產品可靠性認證和ISO 26262 ASIL B功能安全產品認證，G9網關芯片是國內首批獲得國密認證的車規SoC芯片。

 

到底何為車規級芯片？

 

“車規”的關注度，正變得越來越高，但何為真正意義上的車規級芯片？市場聲音仍有些嘈雜，有的廠商通過AEC-Q100認證就聲稱達到車規級，有的認為還需要通過ISO 26262認證。還有廠商宣稱自己通過了相關認證，但實際測試過程中，表現卻不達標，又是什么原因？為何“車規”如此重要？車廠如此看重？對于以上問題，下文會逐一介紹。

 

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

 

“車規認證”即是針對這些使用場景特點，對汽車芯片的生產流程和產品設定了相關認證要求，滿足所有要求，才能通過“車規認證”。而車規級芯片，是指完全滿足所有“車規認證”要求，并通過第三方認證機構認證的汽車芯片。

 

那么，真正的車規級芯片到底要經過哪些相應的認證？具體的指標和維度有哪些？目前，業界較為通用的芯片車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。一般通過這兩項標準的認定，才能稱為“車規級芯片”。

 

• AEC-Q100：芯片前裝上車的“基本門檻”

 

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電子可靠性測試標準。其中，業內普遍熟知的AEC-Q100是基于失效機理的集成電路應力測試鑒定，是適用于車用芯片的綜合可靠性測試，也是汽車行業零部件供應商生產的重要指南。通過AEC-Q100測試，能夠保障芯片長期可靠能用，即不損壞。

 

通過AEC-Q100可靠性認證試驗條件，需要多輪驗證且過程中更多側重多方協作（晶圓廠、封測廠等產業鏈企業的配合），周期一般比較長。芯片設計廠商需要從產品設計階段就將可靠性要求放在非常高的優先級，以確保產品滿足環境應力加速驗證、壽命加速模擬驗證、封裝驗證等方面的嚴格要求，這也要求芯片廠商要有足夠豐富的成功生產車規芯片的經驗，才能在前期每個環節中做到位，保障在認證時滿足所有標準和要求。

 

• ISO 26262：汽車供應鏈的“準入門票”

 

僅僅保障“能用”、“不損壞”顯然是不夠的，真正的“車規級芯片”需滿足對功能安全機制的考量和認證，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了對功能安全的需求，而ISO 26262則是全面規范汽車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，不會出現突發問題，能夠正常報警、安全執行，是能力層面的保障。業內對于功能安全的認證較多使用ISO 26262《道路車輛功能安全》國際標準。所以通過這一標準的認證，也已成為時下汽車供應鏈廠商們的準入規則。

 

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

 

 

ISO 26262功能安全認證分為功能安全流程認證和功能安全產品認證，在汽車行業的開發流程中，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品。因此，要想開發出能通過ISO 26262認證的產品，先得通過ISO 26262功能安全流程認證。而只有通過這兩方面的認證，才算是完全通過了ISO 26262功能安全認證。

 

功能安全流程認證專注于功能安全管理體系，產品必須按照通過認證的流程開發，可有效避免產品的系統性失效，提升產品質量，是針對流程的認證。

 

功能安全產品認證則更注重考察產品本身的安全架構設計、安全特性及安全覆蓋范圍，對整個系統進行危害分析和風險評估，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四個等級，等級越高對安全性的要求越高，對開發流程和技術的要求也越嚴格，每個等級都有相對應的標準，需滿足這一等級所有標準要求，才算是通過了該等級的認證。

 

芯馳科技率先通過了功能安全流程ASIL D級別的認證，隨后其X9座艙芯片/G9網關芯片/V9自動駕駛三款芯片經過行業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ASIL B功能安全產品認證。芯馳科技也是國內首家達成這一目標的車規處理器企業。

 

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

 

要想通過ISO 26262認證，芯片廠商同樣需要從芯片設計之初就以相應標準為目標進行設計，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，整車廠和Tier1進行平臺化選型時，沒有通過ISO 26262認證的產品或廠商，基本很難獲得認可，所以該標準已經逐漸成為汽車供應鏈廠商的“準入門票”。

 

值得注意的是，汽車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，來確定整體的需求等級。例如儀表盤需要達到ASIL B等級，因為它有報錯功能，如果車輛某個部位出現問題，儀表盤報警燈不提示，那么車輛安全機制將無法工作，會帶來巨大安全風險，所以要保證儀表盤的錯誤報警信息能安全可靠的顯示出來。

 

而即使同是ISO 26262 ASIL某一等級的認證，其實也有不同，有車規“預備”和“完全”通過兩種。市場上有不少智能汽車芯片廠商宣傳已經通過了ASIL X級別的認證，但其中或是滿足了部分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更準確的說法叫車規“預備”，一般以滿足“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、還未通過產品功能安全認證。所以會有廠商表示通過了認證，而實際測試中不達標的情況發生。

 

綜合來看，真正的車規級芯片一般需要通過可靠性測試認證+功能安全流程認證+功能安全產品認證，才能算完全滿足車規認證中的所有要求，才算是“車規級芯片”。

 

機會窗口到來

行業迎接創新企業

 

這兩年，國內汽車芯片行業發展迅速，國產半導體廠商紛紛加大車規級產品的推進力度。然而，車規級芯片在開發和認證過程中需要花費較多的時間，一款芯片完成車規級認證，一般需要用2年左右的時間，大量的驗證工作使得車規級芯片投入周期長、導入難度大，嚴苛的要求將眾多國產半導體廠商擋在了門外。即使是當前市場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認證，暫未通過ISO 26262認證。而目前，芯馳科技已沖出藩籬，成為了第一家通過可靠性測試認證+功能安全流程認證+功能安全產品認證的創新車規處理器企業，并獲得了市場廣泛認可。

 

搜索資料可以發現，芯馳科技是一家相對低調的企業，其全系列的“智能座艙、智能駕駛、安全控制、智能網關”域控算力平臺用不到3年時間，完成了流片、ISO 26262 和ACE-Q100車規最高等級認證，以及量產出貨，目前已覆蓋中國超過70%的車廠，服務250余家客戶。事實上，芯馳科技的實力在業內已比肩國際大廠。

 

芯片創新企業眾多，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年量產經驗的深厚積累，在半導體行業，豐富的成功量產經驗是芯片設計和成功量產的最大保障。據介紹，目前芯馳也已參與到多項車規級芯片標準的制定中。

 

汽車作為長生命周期的商品，又與人身安全密切相關，在對可靠性、安全性的要求標準上需要極其嚴格，所以通過車規級認證，既重要，又必要。綜合來看，在當前的市場環境和趨勢下，中國車規芯片企業正在迎來難得的發展機遇，但想走的更遠，唯有在安全、可靠上扎實做好才是正道。