聊聊汽車電子的可靠性問(wèn)題(一)

　　供應(yīng)鏈的變化，對(duì)共享數(shù)據(jù)的抵制和技術(shù)的未知性加劇了持續(xù)的不確定性。

　　確保汽車電子產(chǎn)品的可靠性已經(jīng)引發(fā)了整個(gè)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的爭(zhēng)奪，并且發(fā)現(xiàn)了一系列數(shù)據(jù)不足，缺乏明確定義的標(biāo)準(zhǔn)以及不一致的專業(yè)知識(shí)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)出租車或卡車上持續(xù)使用，這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，需要在人工智能，激光雷達(dá)，雷達(dá)，車輛和車輛通訊等領(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(yīng)鏈，這個(gè)供應(yīng)鏈由初創(chuàng)公司，沒(méi)有汽車經(jīng)驗(yàn)的芯片制造商以及在先進(jìn)電子方面經(jīng)驗(yàn)不足的汽車供應(yīng)商組成。

　　圖1.系統(tǒng)驗(yàn)證應(yīng)確定系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性，或者在出現(xiàn)故障時(shí)故障將會(huì)如何有效地轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng)中。事實(shí)上，沒(méi)有人確定在測(cè)試期間要問(wèn)什么是正確的問(wèn)題。供應(yīng)鏈上下的所有供應(yīng)商之間的溝通必須清晰和開(kāi)放，但一些供應(yīng)商通過(guò)隱瞞重要數(shù)據(jù)來(lái)保護(hù)其知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使汽車制造商需要自己發(fā)現(xiàn)一些數(shù)據(jù)。更糟糕的是，將所有這些結(jié)合起來(lái)的規(guī)則充其量只是參差不齊的規(guī)則。

　　卡內(nèi)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年的論文中寫道：“目前，還沒(méi)有普遍認(rèn)可的技術(shù)戰(zhàn)略來(lái)驗(yàn)證這些車輛的非常規(guī)軟件方面的安全性?！薄? “一旦開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為他們的車輛準(zhǔn)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(guī)模部署是否能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)更大規(guī)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)汽車電子技術(shù)的趨勢(shì)和挑戰(zhàn)

　　缺乏關(guān)于自動(dòng)駕駛汽車的政府法規(guī)使得消費(fèi)者受到競(jìng)爭(zhēng)激烈的新興自動(dòng)駕駛汽車(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(jì)威脅與ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展相結(jié)合，可能是拯救的恩典。 ISO 26262要求在采購(gòu)和制造的所有環(huán)節(jié)跟蹤所有的材料和零件，為供應(yīng)商之間的安全行為文化和合作奠定基礎(chǔ)。故障的故障診斷看起來(lái)像航空調(diào)查。毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)于安全關(guān)鍵系統(tǒng)而言，測(cè)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(tǒng)(如信息娛樂(lè)系統(tǒng))的重要賣點(diǎn)。

　　在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)上盲目飛行

　　通過(guò)向后看是真正了解高級(jí)節(jié)點(diǎn)的壽命和可靠性的唯一方法。 “先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的最大問(wèn)題是你需要為壓力篩選測(cè)試獲得可靠的數(shù)據(jù)，并且在先進(jìn)節(jié)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的銷售和營(yíng)銷。 “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?yàn)槟銓⑴f模型強(qiáng)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。“

　　對(duì)零件可靠性的信心隨著時(shí)間的推移而增加。 “當(dāng)你有多年調(diào)試過(guò)程時(shí)，你自然會(huì)有更高的可靠性，”KLA-Tencor戰(zhàn)略合作高級(jí)主管Jay Rathert說(shuō)。 “但是當(dāng)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(diào)試的系統(tǒng)缺陷和集成挑戰(zhàn)?！?/p>

　　大多數(shù)汽車芯片不是在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)上開(kāi)發(fā)的。但是那些需要大量計(jì)算能力才能做出瞬間安全關(guān)鍵決策的應(yīng)用，例如AI，需要最高的密度。這就產(chǎn)生了在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)上常常被忽略的可靠性問(wèn)題，因?yàn)槭褂眠@些過(guò)程開(kāi)發(fā)的大多數(shù)芯片都用于消費(fèi)者設(shè)備或受控環(huán)境。

　　圖3、汽車電子系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)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，”西門子事業(yè)部Mentor的高級(jí)營(yíng)銷總監(jiān)Tessent Benware表示。 “在汽車應(yīng)用中使用最新的工藝技術(shù)是兩個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。這種較高的缺陷密度意味著制造后的測(cè)試必須達(dá)到更高水平的缺陷覆蓋率以達(dá)到同等質(zhì)量水平。使用抽象邏輯故障模型生成檢測(cè)缺陷的測(cè)試序列的傳統(tǒng)方法已不再充分。使用先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜IC的汽車級(jí)質(zhì)量水平要求測(cè)試模式生成需要了解缺陷在物理上的表現(xiàn)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(shù)字意義。 ”

　　Benware看到了單元內(nèi)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(nèi)部有50-50個(gè)缺陷分裂，互連線中有缺陷。隨著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(fù)雜性不成比例地增長(zhǎng)。隨著更多異國(guó)晶體管技術(shù)的引入，這種差異有望持續(xù)到5nm，3nm及以下?，F(xiàn)在汽車IC將利用這些先進(jìn)節(jié)點(diǎn)，必須更多地專門用于測(cè)試電池內(nèi)部的缺陷?！?/p>

　　所有汽車電子產(chǎn)品 - 特別是安全關(guān)鍵部件和系統(tǒng) - 現(xiàn)在都在制造期間和之后經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試。目標(biāo)是淘汰早起失效或早期有隱患的設(shè)備：早期失效的設(shè)備。

　　“每一臺(tái)設(shè)備都經(jīng)歷了加速的生命周期測(cè)試，然后你需要這樣做128小時(shí) - 整整一周，”Jrgensen說(shuō)。 “你測(cè)試設(shè)備，你把它們放入烤箱，加速生命周期測(cè)試，一周后將它們?nèi)〕?，然后你就模擬了一年的壽命。接下來(lái)，您將設(shè)備放入汽車或車內(nèi)的模塊中，它們應(yīng)該持續(xù)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(shè)備?！?/p>

　　第二步進(jìn)一步進(jìn)行測(cè)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(xù)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(cè)試，然后你看看這1000個(gè)組件是否可以持續(xù)1,000小時(shí)大約相當(dāng)于三個(gè)月。然后應(yīng)該產(chǎn)生20年的模擬壽命。所以，我們有1,000臺(tái)設(shè)備正在通過(guò)這一點(diǎn)，你得出結(jié)論，其他設(shè)備也會(huì)這樣做。這就是你如何對(duì)汽車零件進(jìn)行質(zhì)量保證，這就是為什么它們?nèi)绱税嘿F。您在將它們放入車內(nèi)之前，需要通過(guò)大量的QA(質(zhì)量評(píng)估)測(cè)試?！?/p>