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车规级元器件有哪些可靠性要求?

作者: 宣布日期:2022-04-24

汽车电子产品的价格普遍较贵 ,且质量是也是过硬的 ,其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?那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别?下面追随武汉AG旗舰厅官网小编一起来看看 。
 
作甚“车规级元器件”?
 
车规级 ,即Automotive Grade ,指要满足车载品级要求的元器件 ,即通过AEC-Q认证 ,AEC-Q系列标准是行业公认的车规元器件认证标准 。车企通�;嵋蠊┯ι淌褂贸倒婕对骷� ,以包管车载ECU产品的质量和可靠性 。
汽车差别于消费级产品 ,会运行在户外、高温、高寒、湿润等苛刻的情况 ,且设计寿命一般为 15 年或 20 万公里 ,迭代周期会远高于消费电子的2-3年 ,对情况、振动、攻击、可靠性和一致性要求也较高 ,因此相应本钱也比消费级和工业级高 。
 
一、差别比照
1、半导体芯片对情况的要求
汽车电子对元件的外部事情情况 ,如:温度、湿度、发霉、粉尘、水、EMC以及有害气体侵蚀等的要求 ,凭据差别的装置位置等有差别的需求 ,可是一般都要高于消费电子产品(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:

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2、振动和攻击
汽车在运动的情况中事情 ,会相关许多产品来说 ,遭遇更多的振动和攻击 。这种要求可能会比摆放在家里使用的产品要高许多 。
 
3、可靠性要求
为了说明汽车对可靠性的要求 ,我来换个其它方法来说明一下:
01. 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 。
02. 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 。目前车上的电子化水平已经很是高了 ,从动力总成到制动系统 ,都装配了大宗的电子装置 ,每个装置里面又由许多的电子元件组成 。如果就简单的把它们看成串联关系 ,那么要包管整车抵达相当的可靠性 ,对系统组成的每一个部分要求是很是高的 ,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 。
 
4、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很是高了 。这在早些年关于半导体质料来说 ,是挺有挑战的 。
 
究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 ,现在随着工艺的不绝提高 ,一致性获得极大提高 。质量的一致性也是许多外地供应商和国际知名供应商的最大差别 。关于组成庞大的汽车产品来说 ,一致性差的元件导致整车泛起宁静隐患是肯定不可接受的 。
 
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绝的向小型化和轻量化生长 ,但相对消费产品来说 ,在体积和功耗上还相对可以松开 ,一般使用的封装较大 ,以包管有足够的机械强度并切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 ,汽车产品不绝的降价 ,但汽车照旧一个耐用的大件商品 ,必须要坚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宗的验证事情 ,更换元件带来的验证事情也是巨大的 ,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 。
 
本钱因素
在相同要求的前提下 ,车规级比军工更需要考虑降低本钱 ,这就增加了车规级产品的设计难度 。
 
标准
这样看来 ,满足汽车产品要求简直庞大 ,并且以上的要求是针对汽车零件的(关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泛起 ,比较获得公认的就是 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
 
虽然我料想许多人还会说 ,另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 。在我以前事情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(由电子元件组成的系统) ,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照旧很是的不对适的 。
 
二、车规的验证
在我以前的事情中 ,难免会使用到一些没有 AEC Q100/200 认证的电子元件 ,许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 ,这种要领并不太有效 ,因为这些测试都只能是须要不充分测试 。只能用于否定该器件的可用性 ,而不可确定其可以使用 。
原因很简单 ,样本数量太少测试的项目并不充分 。关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 ,个人认为是很是的不靠谱的 ,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 。


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三、哪个标准要求高?
车规和工规 ,谁的要求高 。普遍的认为标准的崎岖顺序是军工 > 汽车 > 工业 > 消费电子 。但个人却不可完全接受这个顺序 。工业是个很宽的规模 ,也遇到的情况和可靠性需要也是差别巨大的 �?梢韵胂蠡竦煤帽纫桓龃笮凸ひ瞪璞傅目煽啃砸缶圆换岜绕狄蟮� 。(好比一个大型电厂的要害设备) ,而同时情况的苛刻度也可能会远超汽车的要求 ,并不可简单的说工规要求就比汽车低 。
 
四、使用车规零件的坏处
任何选择都不可能只有利益没有坏处 ,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 ,产量低导致本钱横跨消费电子一大截 。相对较高的门槛也使得保存较多的销售溢价 。
其次的坏处就是选型困难 。玩电子的人都知道生长到今天 ,电子元件相当的富厚 ,做相同功效的产品可以有多种计划 ,庞漂后可能差别巨大 ,但有时为抵达车规的要求 ,不得不放弃一些集成度高的计划 。
 
另有一个比较明显的坏处就是某些产品技术落后 ,大宗的验证事情影响到了新产品的上市速度 ,同时 ,芯片厂家一般的投放战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 。好比在 2013 年小编在开发的一款产品使用的 ARM Cortex A9 的处理器 ,其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 。
 
五、使用非车规的电子元件在车上究竟有多大的危害
这个问题真是比较庞大 ,得从多个方面来判断:
1. 仅仅是没有获得相关的认证 ,但其实产品的性能和可靠性是满足要求的 ,并且也获得过大宗的应用验证 。如果属于这种情况危害相对较小 。
 
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组成的 ,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�;げ椒ド杓仆晟撇⒛茏龅皆Ф韵低秤跋烨嵛⑸杓� ,就有可能使用非车规元件做出更好的产品 。
 
由于目今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抵达所谓的车规要求 。但为了实现汽车上的某些功效 ,就必须要用到这些元件 。这种情况可以分为两类:
 
a. 该功效的宁静要求高 ,不可接受偏差
 
例子:紧急呼叫的 E-CALL 功效 ,为包管该功效 ,需要给设备装置上后备电池 。而该功效是涉及到生命宁静的 ,凭据某些公司的 ASILI(ISO26262)评级 ,要求抵达 B 级 。
 
而我们知道电池要做到 -40 度时坚持高性能是很困难的 。所以有公司的解决计划就是在电池上包上加热电阻丝 ,在低温时加热它来包管性能 ,此时用单个元件的标准来看缺乏格 ,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. 该功效一般不涉及宁静 ,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 ,如降低本钱 ,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 ,谁都不清楚会爆发什么 。
 
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