芯智駕──集萃產學研企名家觀點，全面剖析AI芯片、第三代半導體等在汽車“大變形”時代的機會與挑戰！

此次穿越周期的汽車“缺芯”引得全產業鏈反思，中國汽車芯片應用的“國產替代”、實現產業鏈自主可控迫在眉睫。但國產汽車半導體供應能力十分羸弱，汽車芯片自給率不足5%。

發展尚需時日，而且面臨重重困難。橫亙在前行路上的第一道大坎就是——芯片的“車規級”認證。可以說，車規級芯片的嚴苛要求將眾多國產半導體廠商擋在了門外。那么，過車規這道坎到底有多難？究竟要經過哪些相應的認證和測試？具體的指標和維度有哪些？長期來看，國內缺乏認證平臺是否制約芯片發展？

針對以上等問題，近日采訪到SGS東北區半導體業務拓展經理朱炬。SGS是國際公認的檢驗、鑒定、測試和認證機構，在全球擁有配置齊全的物理與化學分析實驗室，能為整個IC制造產業鏈的質量控制提供可靠與穩健的測試分析解決方案。

車規級的嚴苛將國產芯片廠商“擋在門外”

多年來，國內很多廠商因車規級芯片研發周期長、設計門檻高、資金投入大等望而卻步，僅有少數廠商在汽車領域潛心耕耘。當前，國產替代和資本助推之下，這些國內芯片供應商，以及諸多從消費領域跨入的“新進入者”迎來發展機遇。

以應用較大的車用MCU來看，目前國內MCU廠商已接近百家。但是，真正能在汽車電子領域實現有效國產替代的企業還很有限，應用在汽車動力總成、自動駕駛等核心領域的車用MCU供應商更是寥寥無幾。

汽車級芯片技術壁壘遠高于工業和消費級，國內芯片供應商進入汽車供應體系需要“過五關、斬六將”。

制圖：

朱炬對表示，相對于普通消費類芯片，車規級芯片因涉及駕乘安全，其具有五大特點：一是高可靠性，對在汽車內外使用環境的要求非常嚴苛；二是高安全性，尤其在在自動輔助駕駛的今天，復雜的電路功能安全尤為重要；三是零失效率，需要通過對設計、管理、工藝等方面著重管控才能達到該目的；四是產品一致性，對工藝、材料穩定性要求極高；五是長期供貨，一旦成為供應鏈，替換的評估周期和成本都較高。這些在認證環節都需要關注，缺一不可。

這些認證環節復雜，而且流程漫長，往往需要18-24個月。那么，到底要經過哪些相應的認證？具體的指標和維度有哪些？對此，朱炬分享到：“芯片的車規級認證是從體系、芯片可靠性、功能安全三個主要方面管控。其中，IAFT16949是體系門檻，是汽車質量管理體系的標準規范；AEC-Q100以及AEC Q系列主要是針對車規電子元器件可靠性評估的規范；ISO 26262是針對電子電氣系統功能安全的評估規范。”

目前，國內芯片供應鏈前裝“上車”大多卡在AEC-Q100測試和ISO 26262認證。

AEC-Q100是芯片前裝上車的“基本門檻”

AEC是由美國三大汽車公司（原Chrysler/福特/通用）聯合發起，并于1994年創立。其中，AEC-Q100是基于失效機理的集成電路應力測試鑒定，適用于車用IC芯片的綜合可靠性測試認證標準，是芯片產品應用于汽車前裝領域的基本門檻。

我們不妨看看AEC-Q100的測試，對車規級芯片的要求就十分嚴苛，包括環境、運行穩定、可靠性、一致性、產品生命周期、良率要求等。同時，第三方很難獨立完成AEC-Q100的驗證，還需要晶圓廠、封測廠的配合。朱炬表示：“針對AEC Q100中，A組-加速環境應力測試，B組-加速壽命測試，C組-封裝組裝完整性測試，E組-電性驗證試驗（部分試驗），G組-腔封裝完整性測試，這五組測試一般在第三方實驗室完成，SGS的半導體及可靠性實驗室都可以跟進，其中D組-芯片晶圓的可靠性測試一般在晶圓廠完成。F組是生產階段的質量管控，包含良率/Bin的使用統計手法進行管控并制定標準處理流程。”

尤為值得一提的是，AEC-Q100是一個公司自行宣告的驗證標準，沒有授權認證公司，但是這并不意味著沒有約束力。一般而言，芯片公司經過上述完整測試通過后，可自行宣告符合AEC-Q100要求。但鑒于可能存在不實信息帶來的風險和麻煩，目前國內大多數車廠會以第三方實驗室出具報告進行管控。另一方面，芯片公司需要巨資建立運營一個實驗室，這對于初創企業來說有一定壓力，因此選擇第三方仍是未來主流趨勢。

ISO 26262已成汽車供應鏈“準入門票”

可以說，大部分國內芯片廠商目前只關注到AEC-Q100，但跨過AEC-Q100可靠性測試僅是一個開始，安全等級要求門檻更高。

隨著汽車的屬性由機械產品轉變為電氣化、智能化產品，電子電氣組件和軟件規模呈指數級增長，汽車的失效已從傳統的機械損壞演變成了電子電氣的失效和軟件漏洞，而這些又可能會導致汽車控制發生致命性的錯誤，從而危及駕駛員和乘客的生命安全。為了解決這一問題，更嚴苛的汽車功能安全標準ISO 26262應運而生。

ISO 26262是汽車的電子電氣相關的“功能安全”標準，該標準于2011年11月正式發布，2018年推出了第二版，追加了半導體指南，對產品所使用的半導體元器件的具體安全機制增加了新的規定。

相對而言，ISO 26262是一套更為復雜的認證體系，主要有兩方面，一是生產流程認證；二是產品功能認證，要求安全機制符合ASIL各等級認證，從低到高，ASIL可分為4個等級：A、B、C、D，主要根據對人身安全的重要性劃分。ASIL等級決定了對系統安全性的要求，ASIL等級越高，對系統的安全性要求越高，為實現安全付出的代價越高，意味著硬件的診斷覆蓋率越高，開發流程越嚴格，相應的開發成本增加、開發周期延長，技術要求更嚴格。

ISO 26262標準最初是由歐洲整車廠推動成立，目前美國、日本、韓國、中國都在陸續跟進這一標準。當前國際主流車廠如寶馬、奔馳、通用、大眾等，國內主流車廠如長城、上汽、吉利、比亞迪等都已對重要控制系統落實功能安全開發要求，并將供應商的功能安全開發能力和產品功能安全能力作為供應鏈準入的準則之一。

雖然ISO 26262不是全球強制性標準，但它已獲得汽車界的廣泛認可，成為汽車供應鏈廠商的準入門票。沒有通過ISO 26262認證的產品或廠商，整車廠、Tier1將不得不將其拒之門外。

國內缺乏認證平臺制約芯片發展？

放眼國內車規級芯片的認證之路，完成AEC-Q100的寥寥無幾，更遑論ISO 26262，當然進入高附加值的芯片增量市場就十分困難。持續的汽車“缺芯”引發了國內對自主汽車芯片行業的思考。

業界認為，制約我國芯片產業發展除了大部分的晶圓制造產能位于日本、韓國和我國臺灣，國內產能缺乏之外，國內缺乏認證和測試平臺，國家標準體系目前也不夠健全也已成為制約我國汽車芯片發展的關鍵問題。

當問及國內標準體系的缺失是否跟產業供應鏈不完善緊密相關，朱炬表示：“目前汽車行業芯片短缺不僅僅出現在中國，受疫情的影響，晶圓制造產能短缺是主因。隨著國家大基金的加持和國產化替代的發展，相信在不久的將來會得到一定的緩解。汽車芯片檢測市場的需求與供給關系不平衡，這是新興行業發展的普遍規律。總體說來，不管是國家標準體系還是各機構的檢測認證能力都在完善中。”

以SGS來說，目前針對車用半導體器件，在功能安全、體系認證、器件可靠性驗證等方面推出了全方位服務。就可靠性驗證來說，SGS中國從2014年起已經涉足汽車電子檢測領域，為滿足車規芯片的驗證需求，逐步建立了車用LED光源的AEC-Q102服務能力，幫助車用LED光源廠商獲得相關認證；針對有源器件、功率器件，集成IC、多晶圓模組也補足了AEC-Q101、AEC-Q100和AEC-Q104相關能力，可提供常規車用芯片和模組的可靠性實驗驗證能力。

不過，業內人士也指出，由于這些認證流程漫長，一些國內的初創公司要花費數年，斥千萬巨資才能拿到認證，但部分企業處于發展初期，往往由于現金流有限，難以為繼。因此，業內人士呼吁建立汽車芯片國內測試和認證平臺，國內測試平臺建成，將有助于加快進程，讓更多有能力的國內芯片生產商進入供應鏈。這些呼吁有其合理性，長遠來看，我國構建自主可控的供應鏈，建立汽車芯片國內測試和認證平臺也十分有必要，但當下來看，國內供應商要打入國內甚至國際車廠的供應鏈，通過這些認證仍然是必選項。

那么，國外成熟的汽車芯片認證體系能給到國內行業哪些建議和借鑒？朱炬表示，談到國外成熟的汽車芯片認證體系，要提到ITAF16949體系、ISO 26262功能安全、AEC Q系列芯片可靠性驗證等，這些是他們品質管控的主要依據，因為ITAF 16949明確了汽車行業質量管理體系的要求，包括過程方法及其汽車行業核心工具，為汽車產業的質量體系一致性提供規范依據；功能安全ISO26262，從人員、流程和產品等維度提出了明確的認證要求；AEC-Q系列標準對用于汽車的主要使用電子元器件，如被動器件、集成芯片、分立半導體器件、分立光電器件、傳感器和多晶模組都明確了其可靠性驗證的要求。

另外，汽車新技術對汽車芯片認證標準也有新影響。“目前智能駕駛和新能源汽車技術的新起，前者對功能安全、信息安全和網絡安全都提出較高的要求，后者對高功率器件的可靠性驗證提出新的要求。隨著新能源汽車和和自動駕駛新技術的興起和應用，越來越多的超級電容和不同功能的傳感器等得以開發使用，這些產品的測試驗證方法和能力還不夠完善，需要進一步探索與提升。”朱炬補充道。

寫在最后

其實，一款芯片最終進入供應體系，通過AEC-Q100、ISO 26262等驗證測試也僅僅意味著有機會拿到“上車的門票”。

制圖：

如獲得機會，主機廠漫長的供應商磨合周期和對產品的高可靠性要求，加之車型導入及測試驗證一般還需要24-36個月，包括項目競標、整車集成和功能開發以及測試驗證。因此，國產芯片如要加入車企供應鏈，必定需要跨越漫漫征程。

（holly）

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