润石科技的车规级模拟芯片是如何炼成的？

近期，江苏润石科技宣布获得由国际著名检测和认证机构德国莱茵TÜV颁发的ISO 26262功能安全管理体系ASIL D等级认证证书，成为国内第一家通过ISO26262功能安全ASIL D认证及AEC-Q100 Grade 1检测标准的模拟信号链芯片公司。此外，润石的RS010X系列电平转换芯片，以及固定增益仪表放大器RS633曾经获得由AspenCore评选的中国IC设计成就奖，包括年度最佳放大器/数据转换器等产品奖项。

从2017年起，润石科技的系列模拟芯片产品逐渐量产出货，开始应用于新能源、汽车电子、工业控制系统、医疗设备和仪器、安防/消防/监控系统、仪器仪表、智能家居、白电、电动工具、智能电力系统、5G通信系统，以及消费类电子等市场。该公司的运算放大器、比较器、模拟开关、电平转换、逻辑芯片、LDO等产品也打入了国内头部汽车供应链体系，其营收过去三年实现连年翻倍增长。

AspenCore资深产业分析师顾正书最近对润石科技负责车规产品及公司品质体系的副总於敬亮先生进行了专访，深入了解了这家模拟芯片公司是如何做到要求苛刻的车规级认证和汽车厂商安全可靠标准的。於敬亮毕业于西安交通大学，拥有19年的半导体封测工程工作经验，历经飞利浦、NXP和日月新（ASEN）等多家半导体公司的封装和测试业务部门。他在加入润石科技前担任日月新半导体的工程中心处长，工作生涯中曾经为NXP、安世、TI、Bosch等多家国际一流汽车电子厂商协作，也为Apple、海思、三星和Skyworks 等消费类电子客户提供工程与品质服务。

江苏润石科技副总经理於敬亮

国产IC设计公司进入汽车电子领域的挑战

中国新能源汽车产业的快速发展，加上疫情期间汽车电子零部件和半导体芯片的短缺，为国产IC设计公司进入利润更为丰厚的汽车市场创造了良机。尤其是比较成熟的模拟芯片和MCU细分领域，国产厂商希望凭借以前在消费电子领域积累的低价产品和高质量服务经验优势，再借助“国产替代”的东风，打入工业和汽车电子应用领域。然而，国产芯片厂商进入汽车电子市场面临以下几个挑战：

• 国际巨头占据垄断地位。全球汽车半导体市场长期被NXP、瑞萨、英飞凌和ST等国际巨头所垄断，但有实力的消费类芯片厂商也趁着汽车电动化和智能化的趋势争先进入汽车芯片市场。
• 产品认证周期长且标准严格。美国汽车电子协会的AEC-Q100标准和国际标准化组织的ISO 26262标准对汽车电子产品的安全性和可靠性有极高要求，半导体厂商需要获得相应的认证方能进入Tier1和整车厂商的汽车供应链。
• 产品可靠性和寿命要求极高。汽车运行环境复杂且严苛，加之汽车对安全事故的零容忍 要求，都让国产芯片厂商望而却步。
• 行业壁垒高。半导体厂商、零部件供应商、整车厂商早已形成强绑定的供应链合作关系，构筑了坚固的护城河，对新进企业来说要突破坚实的行业壁垒难度比较大。

据於敬亮介绍，国产芯片厂商要进入汽车领域，打入各Tier 1和汽车厂商供应链，必须拿到两张门票：第一张是由北美汽车产业联盟AEC提出的AEC-Q100可靠度标准；第二张则要符合零失效 (Zero Defect) 的供应链质量管理标准IATF 16949规范。汽车电子产品的主要特征是能够在高低温下正常工作，如AEC-Q100 Grade 1要求工作温度范围为40 ℃~125℃；可靠性达到AEC-Q100标准要求，恶劣工况环境下的应力耐受能力；15年的工作寿命等。

汽车电子所用的芯片必须具有极高的可靠性等级，并能在高低温下正常工作。因此，在导入汽车电子时需要从晶圆制程能力、封装设计和封装材料，以及100%三温测试等方面进行认证与实现。

润石科技的车规级芯片制造和品控流程

润石科技的主要产品包括信号链类的运算放大器、比较器、模拟开关、数据转换器、电平转换、电压基准源、逻辑器件等；电源管理类的线性稳压器、DC/DC、负载开关、复位及马达驱动等产品。

目前的核心产品有超高精度带隙基准、仪表放大器、数模/模数转换和车规运算放大器等。主要面向的行业包括新能源汽车动力总成、马达驱动、工厂自动化、继电保护和光伏逆变等，已经与众多头部客户建立了深度的合作关系。

具体到车规级芯片的设计和制造流程规范要求，大致总结如下表：

设计环节：ISO 26262认证体系覆盖汽车产品的全生命周期，旨在将系统性失效和随机硬件失效造成的风险控制在可接受范围。通过TÜV莱茵ISO26262功能安全流程体系认证，意味着润石按照国际标准建立起符合功能安全最高等级ASIL D级别的完整产品开发流程体系。在产品设计阶段必须考虑冗余设计及高低温承受能力。

晶圆代工环节：润石选择华润微作为车规芯片的晶圆代工合作伙伴，目前车规产品主要在成熟的BCD工艺线上；通过了AEC-Q100 Grade 1(- 40 ℃ ~125℃的全套考核认证，失效率可以保证在个位数的ppm内。

封测环节：选取与国际一流汽车电子大厂相同的OSAT代工厂生产。如通富微电，苏州日月新，天水华天等国内车规封测代工厂；

车规最重要的是可靠性与使用寿命，封装材料是至关重要的。相比于常规消费类产品，车规产品在封装材料的选用上会使用性能更高、可靠性等级更好的材料，尤其是高等级的粗化框架。据於敬亮透露，目前润石车规产品使用的是与顶尖公司相同的封装BOM和制程，可以确保润石的车规产品在可靠性和使用寿命等方面达到行业最佳水准【AEC-Q100 Grade1 + MSL1】。

在测试方面，润石的车规产品都经过100%的三温测试。润石使用与TI/NXP/ADI公司相同型号的Rasco系列三温分选机，是当前市场上最好的三温量产测试设备；同时在晶圆级开发低温测试方案，使用行业内最通用的TSK系列Prober，晶圆级低温测试可以使芯片能够更准确在指定温度下测试。目前润石已经分批次购买21台Rasco系列三温分选机。

此外，润石还使用与与顶尖公司相同的新产品导入（APQP）流程，可确保产品导入符合汽车电子规范，达到最佳的品质需求。为了增强产品追溯性，润石的车规产品参照行业顶尖公司的产品 marking印字方式，建立良好的追溯性，便于异常发生时的回溯。

据於敬亮介绍，对于常规的模拟与射频产品来说，封装成本占产品总体成本会超过50%，因此推动产品的小型化是成本与技术竞争力的重要方向。目前头部的汽车芯片厂商从2018年开始，逐步往产品小型化转变。2022年下半年，润石发布了几颗DHVQFN[Dimple Lead]与XQFN封装的车规产品，达到了模拟与逻辑车规产品的最高封装水准。

从芯片设计、晶圆制造、封装BOM材料到可靠性验证等方面的高标准严要求，让润石的车规芯片达到了与目前行业顶尖公司相同的可靠性与质量等级；从车规芯片的导入过程、生产制造商的严格车规方式管控，到100%的三温测试，每一个环节的严格把关让润石车规芯片在生产制造与出货产品的稳定性上达到行业最高的水准，润石的车规级芯片就是这样炼成的。