从小鹏召回到特斯拉故障，汽车芯片可靠性何以保证？

根据J．D．Power的一份报告,车载音频、通信、娱乐和导航(ACEN)类是质量投诉中问题最多的领域。作为回应,近年来汽车主机厂开始要求电子元件要使用18年零故障。其原因之一是,如果汽车一再出现故障,消费者就不太可能购买同一品牌的汽车。随着汽车中芯片和电子元件数量的迅速增加,这一问题也变得更为严重。

文︱立厷

前不久,小鹏汽车因锡须召回13399辆G3汽车,将免费更换逆变器;前后脚,特斯拉新车Model 3因逆变器故障而“死机”,却还一度嘴硬。这不禁让人想起了半导体器件的可靠性及其相关的一些问题:生命周期、老化失效、零缺陷等。

小鹏和特斯拉可能殊途同归

小鹏汽车的问题很明白:逆变器直流母线电容上连接铜排螺丝的镀锡端子锡须可能会造成高压直流电正负极间短路,导致逆变器无高压电供应。当这种情况发生时,如果车辆处于停车状态,可能无法再次启动;如果车辆处于行驶状态,可能导致车辆失去动力,存在安全隐患。

锡须,也叫晶须,是电子产品中一种常见现象。它是一种头发状晶体,可以从焊锡表面自然生长出来,最常见的金属是锡、镉、锌、锑、铟等。锡须是锡表面生长的锡晶体,它会导致电子短路,并引起焊点的机械破坏。

特斯拉故障现象和小鹏类似,问题或许差不多,应给予足够的重视。专家指出,一些看似不起眼的缺陷却有可能是一种致命缺陷。一些潜在缺陷可能永远不会导致故障,而其他不太明显的缺陷可能在某种环境条件或过度振动下会变成更严重的问题,小鹏汽车的召回介绍为了解决这个问题。

潜在缺陷与致命缺陷

对于汽车来说,虽然人们正在努力防止和发现这类缺陷,在出现问题时及时加以处理更不失为一种亡羊补牢的做法。因此,除了使器件更可靠外,还必须更容易更换。

汽车零故障何以保证?

ISO 26262的基本要求之一是能够“优雅地”失效。这要么需要一个冗余系统,使电子设备的成本增加一倍,要么需要能够利用不是为特定工作设计的其他电路。因此,尽管信息娱乐系统的设计可能不会被认为对安全至关重要,但在紧急情况下,其性能可能必须与关键系统一样好。

然而,这带来了一个潜在的问题。根据J．D．Power的一份报告,车载音频、通信、娱乐和导航(ACEN)类是质量投诉中问题最多的领域。作为回应,近年来汽车主机厂开始要求电子元件要使用18年零故障。其原因之一是,如果汽车一再出现故障,消费者就不太可能购买同一品牌的汽车。随着汽车中芯片和电子元件数量的迅速增加,这一问题也变得更为严重。奥迪报告说,其高端车型中有大约有7000个半导体器件,每天生产大约4000辆汽车。每百万分之一故障相当于每天有24辆有缺陷的汽车。对宝马来说,这相当于54辆有缺陷的汽车,因为宝马使用了大约一半的电子元件,但每天生产10000辆汽车。

这还只是个开始,因为汽车中电子内容的数量正在上升。电子组件很快就会占到汽车成本的35%。普华永道认为,随着自动驾驶的到来,到2030年将占汽车成本的50%。想一想,汽车今天在这里,明天在那里,恶劣的环境是一个问题。

1995年,汽车市场将成熟节点的半导体用在收音机或电动窗等相对简单的系统。现在,汽车需要有绝对最新的技术来提供ADAS传感器所需的所有功能。汽车行业已经无法使用已知故障模式和问题的五年前的技术。他们现在正处于最前沿,没有人知道这些技术到底有多稳定,也不知道会出现什么问题。