|
汽车电⼦产品的价格普遍⽐较贵，其中的主要原因之⼀就是使⽤了车规级的电⼦元件，但什么 样的电⼦元件才是车规级的器件呢？我们先来看看电⼦元件在汽车上的应⽤和⼀般的消费电⼦ 在应⽤有什么差异。 环境要求 温度：汽车电⼦对元件的⼯作温度要求⽐较宽，根据不同的安装位置等有不同的需求，但⼀般 都要⾼于民⽤产品的要求（据说 AEC Q100 在 H 版中删除了 0℃-70℃这档温度的要求，因为 没有哪个汽车产品要求可以这么低）。 举例： 发动机周边：-40℃-150℃； 乘客舱：-40℃-85℃； 民⽤产品：0℃-70℃。 其它环境要求湿度，发霉，粉尘，⽔，EMC 以及有害⽓体侵蚀等等往往都⾼于消费电⼦产品要 求。 振动，冲击 汽车在运动的环境中⼯作，会相关很多产品来说，遭遇更多的振动和冲击。这种要求可能会⽐ 摆放在家⾥使⽤的产品要⾼很多。 可靠性 为了说明汽车对可靠性的要求，我来换个其它⽅式来说明⼀下： 1. 设计寿命：⼀般的汽车设计寿命都在 15 年 20 万公⾥左右，远⼤于消费电⼦产品寿命要求。 2. 在相同的可靠性要求下，系统组成的部件和环节越多，对组成的部件的可靠性要求就越⾼。 ⽬前车上的电⼦化程度已经⾮常⾼了，从动⼒总成到制动系统，都装配了⼤量的电⼦装置，每 个装置⾥⾯⼜由很多的电⼦元件组成。如果就简单的把它们看成串联关系，那么要保证整车达 到相当的可靠性，对系统组成的每⼀个部分要求是⾮常⾼的，这也是为什么汽车零部件的要求 经常是⽤ PPM（百万分之⼀）来描述。 ⼀致性要求 现在的汽车已经进⼊到了⼀个⼤规模⽣产的阶段的，⼀款车 1 年可以⽣产数⼗万辆，所以这对 产品质量的⼀致性要求就⾮常⾼了。这在早些年对于半导体材料来说，是挺有挑战的。 毕竟⽣产半导体中的扩散等⼯艺的⼀致性是很难控制的，⽣产出来的产品性能易离散，早期只 能依靠⽼化和筛选来完成，现在随着⼯艺的不断提⾼，⼀致性得到极⼤提⾼。质量的⼀致性也 是很多本地供应商和国际知名供应商的最⼤差异。对于组成复杂的汽车产品来说，⼀致性差的 元件导致整车出现安全隐患是肯定不能接受的。 再来看⼏点其它的需求： 制造⼯艺 汽车产品制造⼯艺的要求，虽然汽车的零件也在不断的向⼩型化和轻量化发展，但相对消费产 品来说，在体积和功耗上还相对可以放松，⼀般使⽤的封装较⼤，以保证有⾜够的机械强度并 符合主要的汽车供应商的制造⼯艺。 产品⽣命周期 虽然近些年，汽车产品不断的降价，但汽车还是⼀个耐⽤的⼤件商品，必须要保持相当长的时 间的售后配件的供应能⼒。同时开发⼀个汽车零件需要投⼊⼤量的验证⼯作，更换元件带来的 验证⼯作也是巨⼤的，所以整车制造企业和零部件供应商也需要维持较长时间的稳定供货。 标准 这样看来，满⾜汽车产品要求的确复杂，⽽且以上的要求是针对汽车零件的（对于电⼦元件来 说就是系统了），如何去转换成电⼦元件的要求就变得很困难，为解决这个问题就⾃然有⼀些 规范标准出现，⽐较得到公认的就是 AEC 的标准： AEC Q100 针对有源（Active Device）元件的要求 AEC Q200 针对⽆源（Possive Device）元件的要求 当然我猜想很多⼈还会说，还有许多的整车⼚的企业标准。但这点我也想来说⼀下我的理解。 在我以前⼯作过的整车⼚确实是有相关的⼀般可靠性要求的标准，但它考核的是⼀个完整的汽 车组件(由电⼦元件构成的系统)，⽽⾮直接针对组成这些组件的电⼦元件的要求（电阻，电容， 三极管，芯⽚等），虽然它的要求是可以⽤来参考对下级元件的选型，但作为电⼦元件测试等 来说还是⾮常的不合适的。 车规的验证 在我以前的⼯作中，难免会使⽤到⼀些没有 AEC Q100/200 认证的电⼦元件，很多车⼚的⼈员 都会希望进⾏⼀些可靠性验证，来验证它是否满⾜车规要求。 ⽽我个⼈的看法是，这种⽅法并不太有效，因为这些测试都只能是必要不充分测试。只能⽤于 否定该器件的可⽤性，⽽不能确定其可以使⽤。 原因很简单，样本数量太少测试的项⽬并不充分。对于半导体这种⼤批量制造的元件，通过少 量的样本的测试来确定其可靠性，个⼈认为是⾮常的不靠谱的，这⾥我们也可以来看看 AEC Q100 进⾏的主要认证测试项⽬，也就可以看出差别。 哪个标准要求⾼？ 车规和⼯规，谁的要求⾼。普遍的认为标准的⾼低顺序是军⼯ > 汽车 > ⼯业 > 消费电⼦。但个 ⼈却不能完全接受这个顺序。⼯业是个很宽的范围，也遇到的环境和可靠性需要也是差异巨⼤ 的。可以想象得到⽐如⼀个⼤型⼯业设备的可靠性要求绝对不会⽐汽车要求低。（⽐如⼀个⼤ 型电⼚的关键设备），⽽同时环境的苛刻度也可能会远超汽车的要求，并不能简单的说⼯规要 求就⽐汽车低。 使⽤车规零件的坏处 任何选择都不可能只有好处没有坏处，使⽤车规电⼦元件有什么坏处呢？ ⾸先就是贵，体系要求⾼，开发验证花费⼤，产量低导致成本⾼出消费电⼦⼀⼤截。相对较⾼ 的门槛也使得存在较多的销售溢价。 其次的坏处就是选型困难。玩电⼦的⼈都知道发展到今天，电⼦元件相当的丰富，做相同功能 的产品可以有多种⽅案，复杂度可能差异巨⼤，但有时为达到车规的要求，不得不放弃⼀些集 成度⾼的⽅案。 还有⼀个⽐较明显的坏处就是某些产品技术落后，⼤量的验证⼯作影响到了新产品的上市速 度，同时，芯⽚⼚家⼀般的投放策略也是希望在消费电⼦市场上成熟后，才将该产品应⽤在到 汽车市场上。⽐如在 2013 年⼩编在开发的⼀款产品使⽤的 ARM Cortex A9 的处理器，当时在 汽车市场已经基本上是最好的产品了，但消费市场上 ARM Cortex A57 的处理器并不稀奇。 使⽤⾮车规的电⼦元件在车上到底有多⼤的风险 这个问题真是⽐较复杂，得从多个⽅⾯来判断： 1. 仅仅是没有得到相关的认证，但其实产品的性能和可靠性是满⾜要求的，并且也得到过⼤量 的应⽤验证。如果属于这种情况风险相对较⼩。 2. 这点是很重要的⼀点，就是元件和系统的关系。系统的性能和可靠性是由下⼀级的电⼦元件 来构成的，所以在同样的设计下，使⽤⾮车规的元件产品肯定要差。但好的设计，可以降低元 件的性能要求，⼀个保护措施设计完善并能做到元件失效对系统影响轻微设计，就有可能使⽤ ⾮车规元件做出更好的产品。 由于当前技术⼯艺限制的影响，不是每种需要⽤在汽车上的电⼦元件都可以达到所谓的车规要 求。但为了实现汽车上的某些功能，就必须要⽤到这些元件。这种情况可以分为两类： a. 该功能的安全要求⾼，不能接受偏差 例⼦：紧急呼叫的 E-CALL 功能，为保证该功能，需要给设备安装上后备电池。⽽该功能是涉 及到⽣命安全的，按照某些公司的 ASILI（ISO26262）评级，要求达到 B 级。 ⽽我们知道电池要做到 -40 度时保持⾼性能是很困难的。所以有公司的解决⽅案就是在电池上 包上加热电阻丝，在低温时加热它来保证性能，此时⽤单个元件的标准来看不合格，但作为零 件总成，就可以满⾜车⼚的标准要求。这也可以看出整车⼚的企业标准和元器件标准之间的关 系。 b. 该功能⼀般不涉及安全，可以考虑接受偏差 如娱乐系统的液晶屏。在低温时可能显⽰的响应和光学性能都会下降。但这种情况会被打部分 ⼯程⼈员接受下来。 3. ⼀些「胆⼤」⼼不细的⼈，出于某些想法，如降低成本，或者可以获得更好的性能，并仅想 通过⼩数量的样本，在较短时间来进⾏验证其性能和可靠性，这种情况我只能说以后的事情靠 ⼈品了，谁都不清楚会发⽣什么。 |
|
|
