车规级芯片认证的“文字游戏”

来源:芯世相发布时间:2022-10-081598浏览

电动汽车蓬勃发展催生一批又一批进入汽车电子赛道的玩家，也有很多原本汽车领域外的零部件厂商加入进来。一时间对于汽车零部件认证标准的说法引起广泛讨论，诸如ISO、IATF、AEC-Q100等词汇充斥着人们的视野。
其中AEC-Q100被广泛认为是所谓的车规认证，很多厂商认为只要通过AEC-Q100认证就是达到了所谓的“车规级”，但也有些厂商认为仅通过AEC-Q100并不足够，还需要通过ISO 26262认证，还有部分厂商宣称通过了相关的认证但迟迟未打入车企的供应链之中，甚至在实际测试过程中不达标。
关于“车规级认证”的说法众说纷纭，似乎只要通过相关认证就可以直接对外宣告，但事实真的如此吗？

在9月27日芯智库【相约芯期二】第20期的“新能源汽车半导体在线研讨会”上，芯信安电子总经理王杨对汽车零部件认证标准和体系进行了详细的解读，并对车规认证的真正定义作出了解释。

以下是王杨的分享内容：

我今天给大家分享的是关于汽车电子量产测试和认证体系的话题。我们先看下关于电子产品的可靠性测试覆盖什么样的内容。从不同的电子产品制造过程来看大致是：晶圆级-器件-板上器件封装-PCBA-系统/模组-产品。可以看到，可靠性测试是贯穿整个半导体和电子产品制造全生命周期流程的。

对于可靠性标准来说的话，大家比较熟悉的如JESD47，主要是面向消费、商业和工业类产品。对于汽车类产品来说，主要是AEC-Q100系列，其中101、102是不同细分领域的再划分。对于军标来说，主要遵循MIL-STD-883、202、750标准。所以，针对不同等级的电子产品，都有相关的标准来评定整个质量。
对于体系认证来说，生产厂商主要分了两个认证体系，一个是ISO9001，这是对于所有生产厂商或是质量管理体系厂商的核心标准。另一个是IATF16949，主要针对汽车零部件制造管控体系标准。

01AEC-Q100和IATF16949有什么区别？

大家有时候可能会疑惑，AEC-Q100和IATF16949到底有什么区别？这两个标准所约束的方向是不一样的。
我们来做个横向对比，首先AEC-Q100和JEDEC是属于技术标准，它有严格的、具体的、标准化的工作程序。而ISO和IATF只是提出一个要求，实际上并没有严格和具体化的数据性表征。
其次，所有的技术标准都有统一和绝对的判决标准，比如AEC-Q100对汽车电子的温度要求是有绝对值的。但是，IATF16949没有统一的判定标准，而是依照各企业自身情况而定，所以它是个体系标准。
第三点，技术标准一般而言以应用为主，而体系标准只是阐述管理思路、逻辑和方法。
最后，所有的技术标准都是为了实现具体目标而制定的，但体系标准是规定实现的具体手段。所以以核心目标来看，技术标准更关注产品本身，体系标准更关注日常经营生产活动的这个过程。

大家在考虑遵循哪个标准之前，首先要明确自己的目标是什么。如果是为了做开发，做具体的数据收集和明确目标，就要按照AEC-Q100标准。如果想提升企业管理、制造手段，确保每日生产经营活动达到规范，那就要通过IATF16949。

02IATF16949的历史

为协调国际汽车质量系统规范，世界主要汽车制造商及协会于1996年成立了一个专门机构，称为国际汽车推动小组，简称为IATF。IATF的成员包括5个国家的协会：美国汽车工业行动集团（AIAG）；意大利汽车工业协会（ANFIA）；德国汽车工业协会（VDA）；法国汽车制商委员会（CCFV）和汽车装备工业联盟（FIEV）；和9大OEM汽车制造商：宝马、戴姆勒、克莱斯勒、标致-雪铁龙、菲亚特、福特、通用、雷诺和大众等。

针对IATF16949标准，有5大工具：产品质量先期策划和控制计划、潜在失效模式和后果分析参考手册、测量系统分析参考手册、统计过程控制参考手册、生产件批准程序。
产品质量先期策划和控制计划是指每家企业，特别是生产制造企业都会对自己整个生产制造有策划和计划安排。潜在失效模式和后果分析参考手册称之为FMEA，主要针对拿到失效结果后，怎样去分析的参考。测量系统分析参考手册称为MSA，这个主要针对产品制造出来后，我们该怎样检测它，检测设备是不是完备，是不是可以使后面整个产品质量达到标准？统计过程控制确保制造过程不出错。生产件批准程序控制所有生产流程，从研发到小批量出货再到大规模量产，整个批准流程都有相关规定。
所以16949是一个定制得非常仔细的方法论，所有汽车或汽车零部件相关企业都会遵从16949的质量体系过程。

03AEC-Q100怎么来的？

AEC是由Chrysler-Ford-GM于1994年联合发起组成，目前会员已遍及全球各大车厂、Tier 1和集成电路厂家。AEC技术委员会负责制定车规级器件可靠度标准AEC-Q系。汽车电子的Fab./OSAT都要遵从车用器件供货商质量系统（IATF16949），但Design House只需要遵从ISO9001。
AEC-Q系列根据产品分类不同，认证标准也不同。其中AEC-Q100主要针对IC产品，Q101主要针对分立器件，Q102主要针对光电器件，Q103主要针对MEMS，Q104主要针对MCM，Q105主要针对触摸屏系统，Q200主要针对被动型器件。所以大多数IC设计公司，大家都非常关注AEC-Q100。

那么AEC-Q100的认证技术来源是哪里？有10%-20%来自各大车厂自己的规范，80%是来自国际规范，比如ISO 16750、SAE (美国自动车工程师协会)等。

041.5%的失效率在汽车上后果不堪设想

接下来讲一下为什么要做零缺陷，特别是在芯片级。对于汽车而言，使用的电子零部件数量相当大。以传统车为例，基本以300个IC组成一个ECU单元，50个ECU组成一辆车。假设300个IC有1 PPM（每百万个零件中的失效个数），那么一整台车就有15000 PPM，即100台车中就有1.5台失效。
即使供应链上下游厂商通力合作，1.5%的失效率在安全性要求极高的汽车上也会造成很可怕的结果。所以对于汽车制造行业来说，只有一个指标，就是所谓的零缺陷。现在各个零部件厂商也好，终端厂商也好都付诸了大量的精力和劳动力，无论是设计端还是制造端都在进行各种各样的改进，最终目的都是为了确保零缺陷。这也是现在汽车电子为什么这么高门槛的原因，往往因为一个失误，就会造成生命的损失。
还有一点，为什么说汽车电子的测试环境或质量要求那么高？因为整个汽车应用环境相对比较恶劣，比如说温度，车外的环境温度会面临急冷急热的情况，车内温度也会呈现不一样的分布，靠近引擎的部分温度就会很高，刹车片的部分可能一瞬间就会上百度的温度。还有震动、碰撞、湿度等等，都需要产品能经得起恶劣环境的拷打。虽然这些条件在设计阶段就会进行布局和安排，但在最终测试阶段，这些指标仍然适用。只有在实操下检验出问题器件，才不会将问题遗留至下一级。

05AEC-Q100就是车规认证吗？

大家一直认为AEC-Q是不是有所谓的车规认证环节，这里要打消一个误解。
首先，实际上AEC是一个联盟组织，并不是委员会。AEC未设立认证委员会, 因此没有“AEC Certification”。它不像ISO或者IATF在全球有标准化委员会。
其次，产品公司只要根据AEC标准，通过完整AEC验证后，就可自行对外宣告获得AEC Qualified(资格验证)或经由中立第三方实验室出具AEC Qualified报告，但是通过ISO或IATF不能自行对外宣告。
所以获得资格验证并没有那么难，那么如何获得呢？有以下几个标准：
产品根据AEC标准要求,完整并成功地通过每项试验样品必须由3个不连续生产的晶圆批次和封装批次组成样品必须将每一根PIN脚通过的ESD电压纪录于产品数据表内验证过程中任何失效均必须被完整记录——分析真因与实施纠正措施,并确认能够有效预防在发
第三方闭环实验室也要符合以下要求：须符合ISO/IECQ 17025认证须具备完整AEC可靠性、电性与物性故障分析和性能读点能力1.所有数据可追溯性2.避免锡须断裂3.预防样品于运送途中损坏4.确保数据读点于要求时间内完成
车企可依需要进行实验室和生产制造供应链现场稽核或进行抽验。因此，拿到AEC-Q100认证只是刚入门，并不能称为真正的汽车电子，要完全符合IATF16949体系才是真正拿到汽车电子供应的准入证。这点大家要明确下，有人曾说自己产品为什么过了AEC-Q100还没办法进车厂，不能做前装，原因就在这里。

06如何启动AEC-Q100认证？

第一步，确定温度等级。AEC-Q100有四个温度等级：0，1，2，3。其中0是最高等级，对应温度区间是-40℃-150℃。如果能满足0级要求，代表你的产品在汽车所有部分都能使用。

第二步，跑Test Flow。不同制造环节会有不同的测试，产品送样时都需要完整的经历这些流程，现在第三方实验室都有完备的条件，当所有测试通过后就能获得认证。

我们来对比下面向汽车电子的AEC-Q100与面向消费电子的JEDEC 47有哪些不同。首先，样品数量上，汽车电子是消费类的三倍，比如JEDEC对消费类样品数量规定在225颗以上，但AEC-Q100就需要715颗以上。其次，AEC-Q100要求对所有产品进行可靠性测试，来确保批量生产时达到零缺陷，但消费类就没有这个规定，可以抽检。对于功能性测试，所有汽车零部件厂商的监测数据都要求提供，甚至精确到单个部件。所以大家想做汽车类产品，一定要重视质量测试。

最后和大家分享下，从AEC-Q100到IATF16949整个流程。第一步，还是确定产品应用在汽车哪些部分，确定好温度等级，这个是由各个厂商规定的。第二步，提供 IC POD.(Package Outline Drawing，封装规范标准)，POD确定了整个产品的外观尺寸，以及引脚的数量和间距。
第三部分就是提供产品设计本身的信息，比如具体参数、功能、测试电路等。上述三步可以交给专业的测试机构来完成测试。

最后一步是面向最终大规模量产的一套测试流程，有以下几个测试：Input QCTri-temperature ATE testingOutlier screeningProduction Burn-InSensor Preaging CalibrationPackageOutput QC

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3.下期预告

接下来简要介绍一下芯智库沙龙：
芯智库是由天风研究和芯片超人发起成立的中国半导体产业的专家智库和高端圈子。自2月23日芯智库成立大会后，芯智库已经陆续举办了二十期的【相约芯期二】沙龙，聚焦汽车芯片、数据中心、智能家居、元宇宙相关热点话题，与会嘉宾阵容强大。

详情如下：
汽车芯片沙龙：共计做了十四期，主题涉及汽车传感器、汽车MCU、汽车功率器件、Tier1眼中的智能汽车芯片体系、Tier1的芯痛点，小米造车、PMIC等一系列热点话题，其中第七期沙龙整合了前六期优质内容，扩大参与规模，共有1200位芯智库会员在线参加，邀请多位行业嘉宴，从疫情和提价对汽车排单的影响，芯破局的实践现状到宏观的发展趋势，到汽车芯趋势、芯机会的预判，为大家带来了一场汽车芯片的内容盛宴。
据统计，汽车芯片系列沙龙邀请到上下游的200余位产业专家（去重后）参加，其中46%是芯片厂商，37%是Tier1供应商，5%的整车厂伙伴，以及12%的产业研究和投资的伙伴。

以上嘉宾包括但不限于：

博世、大陆、安波福等知名Tier1公司的半导体专家、采购负责人
来自北汽、上汽、大众、吉利的传统整车厂代表
来自哪吒、小鹏等造车新势力的代表
地平线、芯驰、黑芝麻智能、云途等汽车芯片领域的明星企业代表
多位拥有产业从业经验的产业分析师和研究院代表
多位拥有产业投资经验，汽车领域多家顶尖产业资本高管

其中，第二期沙龙结束后，我们组织了汽车功率半导体龙头企业和汽车客户的专项对接会，高效率帮助8家汽车客户成功对接，详情可见→汽车芯片沙龙合集
第八期沙龙复刻了汽车沙龙的探索路径，把目光瞄准数据中心，探讨了“东数西算背景下的芯机会”，共有来自服务器、终端应用、运营企业、相关芯片企业的49位专家参与，详情可见→数据中心沙龙合集
第九期和第十期沙龙把目光瞄准了智能家居领域，探讨智能家居芯片、智能家居无线连接技术与协议标准化方面的问题，报名的有来自美的、和而泰、公牛、追觅、全志、涂鸦、爱立信、澎湃微、晟矽微、地平线等30多家企业的相关专家，详情可见→智能家居沙龙合集

第十一期沙龙至第十三期沙龙，我们根据用户需求推导、科技巨头布局观察、产业趋势演变跟踪，将沙龙主题定位在元宇宙领域，对元宇宙及其各项显示技术进行了深入的探讨→元宇宙沙龙合集

如有疑问可添加工作人员微信

关于芯智库
芯智库是由天风研究和芯片超人发起成立的中国半导体产业的专家智库和高端圈子。结合芯片超人深度扎根产业的优势和天风研究在各行业的体系化研究优势，以打造芯片专家智库和芯片专家圈为起点，进一步通过深度访谈和立体化跟踪打造各领域的企业库、项目库、资源库、数据库、产业图谱和指数化趋势分析。（了解更多芯智库相关信息可查阅→芯智库成立：我们决定连接芯片行业的一切）