聊聊汽車(chē)電子的可靠性問(wèn)題(一)

　　供應鏈的變化，對共享數據的抵制和技術(shù)的未知性加劇了持續的不確定性。

　　確保汽車(chē)電子產(chǎn)品的可靠性已經(jīng)引發(fā)了整個(gè)半導體供應鏈的爭奪，并且發(fā)現了一系列數據不足，缺乏明確定義的標準以及不一致的專(zhuān)業(yè)知識水平的問(wèn)題。

　　可靠的功能安全性，可在惡劣環(huán)境中使用18至20年，或在自動(dòng)出租車(chē)或卡車(chē)上持續使用，這是一項艱巨的任務(wù)，需要在人工智能，激光雷達，雷達，車(chē)輛和車(chē)輛通訊等領(lǐng)域取得工程技術(shù)進(jìn)步。它還需要管理一個(gè)全球供應鏈，這個(gè)供應鏈由初創(chuàng )公司，沒(méi)有汽車(chē)經(jīng)驗的芯片制造商以及在先進(jìn)電子方面經(jīng)驗不足的汽車(chē)供應商組成。

　　圖1.系統驗證應確定系統出于正確的原因做正確的事情。

　　此時(shí)，沒(méi)有人確切知道7nm AI(人工智能)系統的可靠性，或者在出現故障時(shí)故障將會(huì )如何有效地轉移到另一個(gè)系統中。事實(shí)上，沒(méi)有人確定在測試期間要問(wèn)什么是正確的問(wèn)題。供應鏈上下的所有供應商之間的溝通必須清晰和開(kāi)放，但一些供應商通過(guò)隱瞞重要數據來(lái)保護其知識產(chǎn)權，使汽車(chē)制造商需要自己發(fā)現一些數據。更糟糕的是，將所有這些結合起來(lái)的規則充其量只是參差不齊的規則。

　　卡內基梅隆大學(xué)的Phillip Koopman和Edge Case Research的Mitch Wagner在2018年SAE世界的一篇2018年的論文中寫(xiě)道：“目前，還沒(méi)有普遍認可的技術(shù)戰略來(lái)驗證這些車(chē)輛的非常規軟件方面的安全性?！?。 “一旦開(kāi)發(fā)團隊認為他們的車(chē)輛準備就緒，似乎會(huì )部署許多HAV，然后他們就會(huì )看到公路上的事情如何發(fā)揮作用。即使試點(diǎn)部署產(chǎn)生可接受的低故障率，仍然存在這樣的問(wèn)題：有限規模部署是否能夠準確預測更大規模部署的安全性以及隨之而來(lái)的軟件更新。

　　圖2、全自動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)電子技術(shù)的趨勢和挑戰

　　缺乏關(guān)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的政府法規使得消費者受到競爭激烈的新興自動(dòng)駕駛汽車(chē)(AV)行業(yè)支配的影響。但如果失敗，這些行業(yè)將會(huì )損失很多。這種經(jīng)濟威脅與ISO 26262標準的不斷發(fā)展相結合，可能是拯救的恩典。 ISO 26262要求在采購和制造的所有環(huán)節跟蹤所有的材料和零件，為供應商之間的安全行為文化和合作奠定基礎。故障的故障診斷看起來(lái)像航空調查。毫無(wú)疑問(wèn)，對于安全關(guān)鍵系統而言，測試和跟蹤過(guò)程更加昂貴，而可靠性和良好質(zhì)量仍然是非安全關(guān)鍵系統(如信息娛樂(lè )系統)的重要賣(mài)點(diǎn)。

　　在先進(jìn)工藝節點(diǎn)上盲目飛行

　　通過(guò)向后看是真正了解高級節點(diǎn)的壽命和可靠性的唯一方法。 “先進(jìn)節點(diǎn)的最大問(wèn)題是你需要為壓力篩選測試獲得可靠的數據，并且在先進(jìn)節點(diǎn)生產(chǎn)一段時(shí)間之前你沒(méi)有它們，”Gert J?rgensen說(shuō)道。 Delta Microelectronics的銷(xiāo)售和營(yíng)銷(xiāo)。 “你可以使用模擬生命周期的舊方法，但實(shí)際上你不知道這個(gè)模型在時(shí)間消失之前是否合適。這些工具是因為你將舊模型強加給新技術(shù)，但實(shí)際上你不知道它是否在時(shí)間消失之前是有用可靠的?！?/p>

　　對零件可靠性的信心隨著(zhù)時(shí)間的推移而增加。 “當你有多年調試過(guò)程時(shí)，你自然會(huì )有更高的可靠性，”KLA-Tencor戰略合作高級主管Jay Rathert說(shuō)。 “但是當你將7納米和10納米零件放入其中時(shí)，這些工藝仍然有很多成熟的工作要做。仍然存在許多尚未調試的系統缺陷和集成挑戰?！?/p>

　　大多數汽車(chē)芯片不是在先進(jìn)節點(diǎn)上開(kāi)發(fā)的。但是那些需要大量計算能力才能做出瞬間安全關(guān)鍵決策的應用，例如AI，需要最高的密度。這就產(chǎn)生了在先進(jìn)節點(diǎn)上常常被忽略的可靠性問(wèn)題，因為使用這些過(guò)程開(kāi)發(fā)的大多數芯片都用于消費者設備或受控環(huán)境。

　　圖3、汽車(chē)電子系統架構復雜性的演進(jìn)

　　“較新的制造工藝通常會(huì )產(chǎn)生比有時(shí)間成熟的舊工藝技術(shù)更多的缺陷部件，”西門(mén)子事業(yè)部Mentor的高級營(yíng)銷(xiāo)總監Tessent Benware表示。 “在汽車(chē)應用中使用最新的工藝技術(shù)是兩個(gè)關(guān)鍵挑戰。這種較高的缺陷密度意味著(zhù)制造后的測試必須達到更高水平的缺陷覆蓋率以達到同等質(zhì)量水平。使用抽象邏輯故障模型生成檢測缺陷的測試序列的傳統方法已不再充分。使用先進(jìn)工藝節點(diǎn)實(shí)現復雜IC的汽車(chē)級質(zhì)量水平要求測試模式生成需要了解缺陷在物理上的表現方式和位置，并且必須了解這些缺陷在模擬意義上的行為，而不僅僅是數字意義。 ”

　　Benware看到了單元內部更多的缺陷。 “在finFET工藝技術(shù)之前，通常會(huì )看到邏輯單元內部有50-50個(gè)缺陷分裂，互連線(xiàn)中有缺陷。隨著(zhù)finFET的引入，與互連層相比，制造晶體管和相關(guān)邏輯單元的工藝復雜性不成比例地增長(cháng)。隨著(zhù)更多異國晶體管技術(shù)的引入，這種差異有望持續到5nm，3nm及以下?，F在汽車(chē)IC將利用這些先進(jìn)節點(diǎn)，必須更多地專(zhuān)門(mén)用于測試電池內部的缺陷?！?/p>

　　所有汽車(chē)電子產(chǎn)品 - 特別是安全關(guān)鍵部件和系統 - 現在都在制造期間和之后經(jīng)過(guò)嚴格的測試。目標是淘汰早起失效或早期有隱患的設備：早期失效的設備。

　　“每一臺設備都經(jīng)歷了加速的生命周期測試，然后你需要這樣做128小時(shí) - 整整一周，”Jrgensen說(shuō)。 “你測試設備，你把它們放入烤箱，加速生命周期測試，一周后將它們取出，然后你就模擬了一年的壽命。接下來(lái)，您將設備放入汽車(chē)或車(chē)內的模塊中，它們應該持續工作20年。通過(guò)[做到這一點(diǎn)]，你擺脫了所謂的早期失效或者有隱患的設備?！?/p>

　　第二步進(jìn)一步進(jìn)行測試。 “然后你有另一部分批次，這是你放在同一個(gè)溫箱里的很多生產(chǎn)批次，”

　　Jrgensen教授繼續說(shuō)，“但它在那里待了1000個(gè)小時(shí)。這是很多1,000個(gè)組件，然后你加速老化測試，然后你看看這1000個(gè)組件是否可以持續1,000小時(shí)大約相當于三個(gè)月。然后應該產(chǎn)生20年的模擬壽命。所以，我們有1,000臺設備正在通過(guò)這一點(diǎn)，你得出結論，其他設備也會(huì )這樣做。這就是你如何對汽車(chē)零件進(jìn)行質(zhì)量保證，這就是為什么它們如此昂貴。您在將它們放入車(chē)內之前，需要通過(guò)大量的QA(質(zhì)量評估)測試?！?/p>