中国电子技术标准化研究院陈大为：国产化车规芯片准入标准与途径
6月29日—30日，由盖世汽车主办的“2021中国汽车半导体产业大会” 隆重召开。本次会议主要围绕中国车企缺芯现状、供应链国产化安全建设、车载芯片平台的搭建设计、自动驾驶、智能座舱领域的芯片需求和应用案例、功率半导体在三电中的应用以及芯片测试和功能安全等话题展开讨论，共谋产业未来发展之路。下面是中国电子技术标准化研究院副总工程师陈大为在本次大会上的发言。
中国电子技术标准化研究院副总工程师 陈大为
各位早上好，今天我跟大家一起分享关于车规芯片标准方面的话题。
AEC-Q100标准相信大家都非常清楚，目前为止已经有6个标准。AEC-Q100标准基本上分为四个等级。最低-40度，最高150度，这是五年前的一个划分。作为车规芯片，从设计一直到应用，各个阶段都要遵循一系列的标准。
在设计阶段，大家知道ISO26262主动功能安全标准。这个标准是2018年才对芯片有比较明确的要求，在这之前车规芯片遵循的是高可靠设计要求，这个在消费类电子和工控芯片里面可能提的不太多，包括冗余，特殊的可靠性设计技术，当然也会带来面积的增大及成本提升。
生产制造阶段，第一，在IATF16949产线上进行流片，汽车零部件都要求符合IATF16949的要求，所以要在符合IATF16949的产线上做。按照AEC-Q100要求，CP 测试中失效芯片周围所有的芯片都要挑出来，这又增加了汽车芯片成本。后面还有统计分析、零缺陷指南等等。所谓的零缺陷是通过一系列管理控制来追求的，并不是说真的能设计一个零缺陷的芯片。可靠性认证，这是刚才说的六个标准，今天主要跟大家讨论AEC-Q100标准。
国内的车规芯片在2010年的时候很少，可能也就几家，2015年的时候有10家左右，但主要是后装市场，2020年的时候大概有40家，到昨天为止统计大概有70家，250种准车规芯片。
实际上国家核高基项目从2012年就开始支持两个国产化汽车电子芯片关键技术研究，做车上信息系统芯片，没有产业化指标考核。到2014年又安排了车身控制器芯片研发与产业化应用，车身电子控制器SOC芯片的研发与产业化。到2019年又给了地平线一个项目。
国内芯片的情况，高可靠芯片设计还是有点欠缺，车规芯片是设计出来的，而不是测试出来的。另外国内大部分芯片公司对ISO 26262标准才刚刚开始接触，可能只有极少数公司刚通过了ISO 26262体系认证，但是芯片认证可能现在还正在进行。
生产过程的控制，到了这个阶段，一颗芯片的工艺、线宽可能都确定了，然后还要选择的产线正好符合TS16949要求，这个选择余地就比较少了。有时候就是没有TS16949认证，也不得不做。
测试认证机构，主要是通过测试来验证芯片对AEC-Q100标准的合规性，并不是说通过测试验证把这个芯片变成车规级芯片，实际上这是一个验证芯片是否符合标准的过程。测试机构应该体现各自的特长，一起合力涵盖AEC-Q100全部的内容。目前来说，我们的测试机构还是有很多可以提升的部分。
无国家标准，没有国家标准导致现在大家对AEC-Q100标准的理解比较混沌，因为AEC-Q100是一系列的标准，包括后面的测试方法都是一系列嵌套标准。
这是AEC-Q100标准大概结构，前面有范围，引用文件，名词术语，要求，鉴定，鉴定检验，附录，基本上跟现有标准差不多。
这是AEC-Q100标准的其他配套标准，底下这些标准都是跟AEC-Q100主标准配套的。如果按照AEC-Q100标准来实施的话，那么配套标准和辅助标准都需要用到。
这是AEC-Q100试验分组图，分为七大类，41项具体试验项目。A组是加速环境应力测试（6项），B组是加速生命周期模拟测试。C组是封装组装完整性测试。D组是芯片制造可靠性测试。E组是电性验证测试。F组是缺陷筛选测试分析。G组是腔封装完整性测试。这里红色是可以删减的，最后的删减就是G组，如果是塑封试验，那么G组就可以不做了。
在A组里面有一个功率温度循环PTC，如果这个样品功率大于1W要做这个试验，如果低于1W可以不做这个试验。B组易失性存储器耐久性、数据保持性，工作寿命，就是说这个芯片里面本身没有存储器，那这个项目就可以不做，如果这个芯片里面有存储器，而且大于1兆，存储器就要做这个试验。比如我们有时候看到MCU样品，MCU里面一般都是有存储器的，这个项目如果不做，那么对MCU来说，AEC-Q100实验是有缺陷的。C组锡球剪切，假如它本身无锡球的芯片就可以不做。E组有短路和热点效应，这是对功率器件的要做，大概是这样一个情况。
这里面比较费时间的就是A组和B组，全部都是1000小时周期的实验，而且每个组基本上都是1000小时同时做，有的还要通电。对于AEC-Q100来说，在某种情况下，各种都删掉了，最少的至少要做28项试验，也就是说做了28项试验，才认为AEC-Q100标准是全部做满了。AEC-Q100前面第一页就讲了，只有当所有的项目全部通过本标准的测试，才能对外声称这颗料通过了AEC-Q100认证。
这里面举几个现有工规或者消费类芯片不太一样的地方。A组类似的就是应力稍微强一点，比较不一样的地方是D组，车规芯片一开始在设计生产过程当中就要考虑到这颗是车规芯片，不然的话你拿不到这个数据，拿不到这个数据AEC-Q100就缺了D组。E组第一项是应力测试实验前后测试，这一点非常关键，按照AEC-Q100标准，E组测试和前面A组B组所有的测试都是关联的。也就是说，第一步就要做E1组的测试，完了以后再做A组B组，测完以后再来算它的失效率，计算Cpk的值，大于1.67才能认为是可以接受的。因为之前很多时间里面，消费类产品基本上就做常高温，工控类芯片也就做常高温。
另外比较特别的是EMC问题，咱们国家做的EMC都是整机和系统的EBC，现在各地EMC实验室非常多，但是真正做芯片的EMC实验室还比较少。我们单位有一个集成电路EMC工作组，已经工作三四年了，大家一直在一起定标准。
另外最不一样的是E组的软误差率，目前国内基本上是不具备大量实验条件的。国内做单粒子的只有一家，汽车芯片根本排不上队，全中国就这一个粒子加速器基地。这个项目是有积累的，宇宙射线打到汽车以后，如果时间足够长了，有可能引起一定软故障的翻转。
F组是生产过程当中AEC-Q100的平均统计，这两个也是要倒推到在生产过程当中的数据分析。
这是A组加速环境应力试验，如何来鉴定判据是0还是1，就需要通过试验前后的电参数测试。
这里向大家报告一下，去年做过一本汽车电子创新产品目录，实际上就有汽车芯片的目录，这是去年科技部让中国集成电路创新设计联盟牵头做的，今年又做了第二版。目前为止，共收到了73家单位的293款产品报名，比去年进步不少，去年是40家130种产品，今年基本上翻了一倍。去年来了就登，今年我们提出，因为AEC-Q100标准在国外属于最基本的前装入门标准，所以这次我们就要求大家提交这293款认证报告，最后有25家提供了38份AEC-Q100报告。看了这些报告，不容乐观。看下来比较集中的是E1组没有，绝大部分都没有，这里面原因也很多，有委托方芯片公司说不想做了或者做起来费劲，要很长时间及又要开发程序，又要调试，时间很久比较麻烦。也有的是测试机构没有测试设备，尽量不做这个了，诸如此类的。最终统计下来有25个公司提供了38份报告，通病方面：三温电测试没有做， D组没有做。
汽车电子元器件标准工作委员会下一步会做一些标准，如果大家有兴趣的话可以扫描二维码，里面有张表可以加入这个组织。刚才讲到的2021年产品目录，如果需要加进去的话还有机会，到7月15日会在苏州会议上发布这个内容。
芯片可靠性设计技术，我们要开展ISO 26262标准在国内芯片验证方面的方法研究，来助力芯片公司从源头上设计符合标准的芯片出来。流片和封测厂实施TS16949，加速制定相关可靠性基础标准并实施，设立国家汽车芯片研发专项。
最后有两个建议，一个是针对芯片公司，AEC-Q100实际上是可以自己来做的，并不一定第三方来做。这三个类型实验室都可以做AEC-Q100实验，关键是要对AEC-Q100标准有正确深刻的理解，不然的话让谁做都是有问题的。
对于Teir1来说，如何判断人家给你的这颗料符合AEC-Q100标准，对此博世就有一个团队，里面有微电子专家，电子线路应用专家，车机专家，整车专家，统计专家，这样对每一份报告的所有数据都可以按照标准进行严格仔细全面的审核，如果审出来有问题，不是说你走吧，不符合我的要求，而是会耐心地帮助对方一起把剩下没有做完的试验补齐，共同进步，最终使这颗芯片进入到其供应链体系当中。
对于tier 1 解读测试报告，这里有几个建议：1、内容是否全面？2、有没有设计参数？有的报告看起来蛮高大上的，实际上里面关键内容没有或者含糊不清的，这会有一个误导，因为我们本来对这个标准要求也不太熟，这样就会有问题。3、测试条件是否符合规定？
最后小结一下，对AEC-Q100的理解非常重要，只有全部符合才能声称通过了AEC-Q100标准。不一定要第三方测试，也可以自己测。另外7大类41项试验项目可删减，但必须要有理由说明。同系列产品可利用通用数据减少试验项目，但需提供证明。可靠性试验前后须进行三温电性测试，这是判断合格与否的唯一依据。有些试验项目判据由用户决定，如EMC。AEC-Q100测试数据是为了证明芯片符合标准。
