干货 | 芯片等车用电子元器件上市前验证要过几道关？

2023-02-06 19:04:17, 赵建国

2020年下半年，刚刚经历了疫情考验的全球汽车行业再次遭遇始料未及的打击——芯片短缺。此次汽车芯片短缺规模大、影响广。多家分析机构预测，芯片短缺对2021年第一季度全球汽车生产带来巨大冲击，第二季度情况仍然不容乐观。

行业停工减产，车企“望眼欲穿”，而芯片等车用电子元器件从“诞生”到“上车”，必须要经过车规标准验证才能“持证上岗”。在验证过程中有哪些要求？又有哪些风险需要防控？对这些业界希望了解的核心问题，近日，《中国汽车报》公益讲座第六弹邀请广州广电计量检测股份有限公司半导体技术副总监李汝冠博士，以《车用电子元器件的验证要求及风险防控举措》为主题，对此作出独家解读。

芯片短缺原因有新解

“造成车用芯片短缺的原因，有四个方面。”李汝冠提出，一是天灾人祸导致芯片产能下降，其中包括全球疫情、瑞萨火灾、日本地震、台湾缺水、德州雪灾等。二是汽车芯片供应严重落后，包括全球疫情爆发后由于汽车销售需求缩减导致车厂减少或取消汽车芯片订单，从而部分汽车芯片产能转向消费领域；但是2020年下半年车市反弹超预期，汽车企业集体下单。三是消费大厂大量备货占据产能，这是因为各消费大厂因担心禁运等地缘政治事件影响而恐慌式大量下单备货，汽车芯片产能受到挤压。四是新晋厂商短时间内无法快速补上缺口，因为汽车芯片要求严苛，新晋芯片厂家依然任重道远。

“解决汽车芯片短缺的根本方法，就是原有玩家扩大产能和增加更多玩家就可以了，这看上去容易，但其实并不简单。”在李汝冠看来，要实现扩大产能、增加新玩家是非常困难的，车规电子元器件不是想加就能加，一般来说需要几年的时间，需要大量技术积累。车规级芯片在工作温度范围、允许的失效率、使用寿命、甚至备货期等方面有非常高的要求，而且还有包括电磁兼容（EMC）、软错误率（SER）、FMG（流动混合）气体腐蚀等方面的特殊要求。与消费电子追求越来越高的运算速率和越来越高的集成度等相比，车规电子元器件更看重安全性、可靠性和稳定性。

李汝冠讲到，电子元器件进入汽车领域需要完成完整的车规认证，包括功能安全标准ISO26262、质量管理标准IATF16949、和车规元器件验证标准AEC-Q。

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验证要求关键是什么

谁需要做AEC-Q认证呢？李汝冠表示，AEC会员分为元器件使用方、元器件供应商、联合会员及其他，由元器件供应商执行AEC-Q验证试验，并由使用方审核AEC-Q报告。

AEC-Q是系列标准，针对不同元器件类型有不同要求，包括针对集成电路的AEC-Q100、针对分立半导体器件的AEC-Q101、针对光电子器件的AEC-Q102、针对MEMS（含压力传感器、麦克风器件）的AEC-Q103、针对多芯片组件的AEC-Q104、以及针对无源元件的AEC-Q200等。

李汝冠谈到，AEC-Q突出特点，是只有通过器件相对应标准规定的全部测试项目，供应商才能声称该产品通过了AEC-Q认证。有鉴于此，在进行AEC-Q验证时，首先要制定好验证方案及排期，而且有“三不许”，一是不允许只做部分项目；二是不允许减少样品量，所有项目的允许失效数为零；三是不允许低于AEC-Q规定的试验条件。

李汝冠强调，特殊情况下，如果用户同意，可以删减项目、减小样品量、降低试验条件，但这种情况不能宣称通过了AEC-Q认证。

风险防控举措不能缺

李汝冠讲到，AEC-Q验证费时、费力、费钱，而且在验证过程中如果出现需要修改器件的情况，则相应试验也需要重做。所以进行完整AEC-Q验证之前，需要注意高风险的项目并做好相应提升。李汝冠提醒了如下高风险项目，包括静电放电（ESD）；温度循环（TCT）；高加速应力（HAST）/高温高湿反偏（H3TRB）/高温高湿老化（WHTOL）；高温老化寿命（HTOL）/高温反偏（HTRB）/高温栅偏压（HTGB）；间歇工作(IOL)/功率温度循环（PTC）。

最后，李汝冠表示，车规电子元器件供应商要具备如下特质：保证产品零缺陷、保障很长的供货期、抵抗客户投诉的能力，并且需要一定的赔偿能力作为后盾。李汝冠讲到，尽管车规电子元器件要求严苛、投入巨大，但我们看到越来越多的元器件供应商主动加入汽车领域，期待越来越多电子元器件成功迈过所有门槛并最终用在汽车领域。

精彩问答：

Q：您认为，全球汽车芯片短缺会延续多久？

A：从造成车用芯片短缺的四个原因，及其持续发展到现在的情况综合来看，估计车用芯片短缺状况在今年第三季度至第四季度将有所缓解，完全恢复正常供应可能是明年的第一季度。

Q：为什么要做AEC-Q认证？

A：这是因为车用元器件市场或汽车一级供应商，都会要求元器件厂商去做这一认证，而且AEC-Q认证是一整套完善的针对车用电子元器件的系统性验证标准，在国际上受到公认。

Q：完成AEC-Q认证流程大约需要多长时间？完成这一认证的产品是否就能全球通用？

A：从实验角度看，做AEC-Q101、AEC-Q102或者是AEC-Q200等实验，正常情况下需要2-4个月的时间，如果是做AEC-Q100或者是AEC-Q104的实验，正常情况下需要4-6个月的时间，这是理论上所需的试验时间，实际上可能会遇到很多具体情况从而延长验证时间。如果从开发阶段开始算起，到完成认证可能需要1-2年，甚至更长的时间。

AEC-Q认证本身就是一个国际标准，如果用户认可AEC-Q认证报告，加上芯片厂商有良好公信力的话，应该是可以通用的。假如芯片厂商是借助于第三方机构认证，那就要看国外用户是否认可该第三方报告。

Q：目前国内汽车芯片在认证方面主要存在哪些问题？

A：一方面，可能有的芯片厂商并没有完成验证的全部项目，就跟用户说完成了。另一方面，可能有比较小的检测机构，限于自身条件没法完成全部验证项目。这两种情况都是存在的。

Q：国内能做AEC-Q认证的公司多吗？需要什么资质？

A：目前，国内具备完备条件、能完成全部验证项目的AEC-Q认证公司并不多。

单纯讲资质意义不大，芯片厂商更应该关心的是AEC-Q认证报告能不能得到市场和用户的广泛认可，这才是最关键的。当然，其中也有公信力的问题。

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