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2024/02/13
一顆汽車芯片從設計流片、車規認證、車型導入驗證、到量產裝車，通常需要3-5年的時間。而只有最終大規模落地量產，實現盈利，企業才能真正地活下來。這整個周期，就像是一場殘酷的軍備競賽。而這一切的基礎，是車規認證帶來的安全保障。汽車芯片企業只有建立起車規理念及文化，堅持產品的持續改進、持續認證，才能以車芯助力更安全可靠、更有競爭力的汽車產品，帶來中國汽車半導體行業的真正突破。
什么是車規級芯片？
按照應用場景，芯片通常可以分為消費級、工業級、車規級、軍工級以及宇航級，不同級別的芯片有不同的要求，以保證芯片的穩定運行。
芯片等級劃分
汽車芯片，即“車規級芯片Automotive Grade”，指滿足汽車質量管理體系，符合可靠性和功能安全要求的集成電路。區別于消費芯片與工業芯片，汽車芯片的工作環境惡劣、安全等級高、使用壽命長，因此車規級芯片要求高可靠性、高安全性、高穩定性。其中，高可靠性主要針對溫度、濕度、抗震動、抗電磁干擾、使用壽命來設置標準，安全性主要在功能安全、信息安全上設置標準，高穩定性主要是要求大批量生產的一致性等。這使得車規級芯片具備極高的技術難度和進入門檻，國產化率較低。
車規芯片與消費芯片的對比差別以及車規認證標準
汽車芯片從應用環節可以分為 5 大類：主控類芯片、功率類芯片、模擬類芯片、傳感器芯片、存儲類芯片等：
1、主控類芯片負責計算與控制，包括MCU芯片和SoC芯片等，分布在如發動機、底盤和車身控制，以及中控、輔助駕駛（ADAS）和自動駕駛系統等；
2、功率類芯片負責功率轉換，一般應用于電動車的電源和接口；
3、模擬類芯片承擔著連接現實世界和數字世界的橋梁作用，主要分為信號鏈芯片與電源管理芯片兩大板塊；
4、傳感器芯片負責將物理量、化學量、生物量等轉換成電信號，分為車身感知傳感器和環境感知傳感器；
5、存儲器芯片負責數據存儲，分為閃存和內存，其中閃存包括NAND Flash和NOR Flash，內存包括DRAM和SRAM。
汽車芯片的類別
車規級芯片的細分領域
主控芯片——智能化的核心
主控芯片用來生成汽車主要控制信號的計算和生成功能。主控芯片通過接受各類傳感器搜集到的信號，進行計算相對的處理措施，并將驅動信號發送給對應的控制模塊。因此主控芯片相當于汽車的“大腦”。
1、MCU-控制指令運算的基礎芯片
主控芯片中，MCU是汽車需求量最大的基礎性芯片。車載MCU是汽車電子控制單元（ECU）的核心部件，負責各種信息的運算處理，主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂和駕駛輔助系統。一輛汽車中所使用的半導體器件數量中，MCU占比約 30%，每輛車至少需要 70 顆以上的MCU 芯片，隨著汽車不斷向智能化演進，MCU 的需求增長也將越來越快，智能汽車的MCU需求量達到300顆。
IC Insights統計數據顯示，2021年，汽車MCU需求旺盛，市場規模大幅增長23%，達到76.1億美元；2025年，市場規模預計將達到近120億美元，對應2021-2025年復合平均增速為14.1%，該復合增速明顯高于未來三年整體MCU市場的增速8%。
全球汽車MCU市場被外資廠商高度壟斷，包括瑞薩電子、恩智浦、英飛凌、德州儀器、微芯電子、意法半導體等。2021年CR5約占90%，市場集中度高。2021年，國產MCU公司在疫情時期異軍突起，從中低端產品入手，逐步向高端進階，國產頭部MCU公司包括比亞迪半導體、杰發科技、芯旺微目前有32位成熟量產芯片；同時芯必達、智芯、云途、旗芯微、琪埔維團隊過往均脫胎于汽車芯片頭部公司，有完整車規芯片行業經驗，產品進入量產導入階段；部分消費MCU公司跨界車規賽道產品仍有待市場檢驗。
2、SoC-智能運算的大算力芯片
隨著汽車智能化的演進，智能座艙和自動駕駛對汽車的智能架構和算法算力提出更高的要求，這將推動汽車芯片快速轉向搭載算力更強的SoC芯片進化。SoC芯片集成了CPU、GPU、FPGA、DSP、NPU、ASIC等不同類型芯片，不同芯片各司其職，可實現大量數據的并行計算和復雜的邏輯功能。SoC芯片主要分為自動駕駛芯片和智能座艙芯片，需具備強大的算力和低功耗，以滿足大量數據的計算的同時，降低功耗以實現電動車較好的續航里程。
自動駕駛芯片：自動駕駛芯片一方面需要滿足更高的安全等級，同時隨著自動駕駛級別的提升，需要更高的算力支持，L2級自動駕駛的算力需求僅要求2-2.5TOPS，來到但是L3級自動駕駛算力需求就需要20-30TOPS，到L4級需要200TOPS以上，L5級別算力需求則超過2000TOPS，為滿足高算力需求，未來自動駕駛芯片會往集成“CPU+XPU”的異構式 SoC（XPU包括 GPU/FPGA/ASIC 等）方向發展。
根據當前自動駕駛芯片的市場情況，支持L2級別自動駕駛的SoC的成本大約是 50 美元，需要2顆SoC芯片；L3 級別自動駕駛芯片價格為 1500 人民幣（拆分特斯拉 HW3.0 域控制器，其自動駕駛域的芯片成本約為 3000 元），對應2顆芯片。假設L4-L5自動駕駛芯片單片價格為 400 美金（與英偉達 Orin 芯片價格一致），需要3-4顆芯片，我們預計中國自動駕駛芯片的市場規模將在 2025 年達到 138 億元，到 2030 年達到 289 億元，十年復合增長率預計可達 25.1%。
智能化下半場的開啟也掀起了自動駕駛芯片的軍備競賽，英偉達目前在高級別自動駕駛中遙遙領先，國產AI芯片如地平線、黑芝麻、芯馳在平價車型市場形成一定優勢。
自動駕駛SoC芯片對比
智能座艙芯片：智能座艙芯片相比于自動駕駛芯片對安全的要求相對更低，未來車內“一芯多屏”技術的發展將依賴于智能座艙 SoC，同時座艙的功能進一步豐富，集成了環視、DMS、OMS以及部分ADAS功能，芯片本身也將朝小型化、集成化、高性能化的方向發展。
單顆智能座艙芯片根據低端到高端性能的補貼，價格浮動較大，比如20萬以上售價的熱銷車型比亞迪漢搭載老款高通 625 芯片低端座艙芯片售價約15美元/顆（消費級芯片），高通 820A 的價格為 60 美元；高端高通驍龍 8155P SOC 的價格約為 250 美元（折合人民幣約 1688 元），根據中國汽車工業協會數據，2022年中國乘用車銷量2054萬輛，假設未來按照 CAGR=3%增長；假設單SOC價格 750 元測算，那么預計 2025 年國內座艙 SOC 市場規模 達到 112 億元，CAGR 為 24%。
目前智能座艙SOC廠商主要有傳統電子廠商(如NXP、瑞薩、TI等)和消費電子廠商(如高通、三星、華為等)兩類，后者在性能方面有明顯優勢。
智能座艙SoC芯片對比
長期來看，座艙域控制器與其他域控制器將進行跨域融合，現階段相對獨立發展的智駕芯片和座艙芯片有望實現二合一。
功率半導體——電動車的心臟
功率半導體是電子裝置電能轉換與電路控制的核心，用于控制電壓和電流，主要用途包括變頻、整流、變壓、功率放大、功率控制等。汽車中的功率半導體應用包括電機逆變器、DC/DC、高壓輔助驅動和 OBC 充電器等，是電動車的剛需芯片。
功率器件從硅基 MOSFET 發展為 IGBT，IGBT是集成了 MOSFET和三極管的器件，具有二者各自的優點，即具備高速開關的特點，同時通過降低通態電壓能夠對電路起到緩沖保護作用，具有損耗小、通態壓降低、輸入阻抗高和驅動功率小等優勢。隨著汽車800V高壓的普及，Si-IGBT器件存在導通損耗上升、成本上升但能效下降的潛在問題，而 SiC-IGBT 具有更好的阻抗性能和能耗，未來大規模生產后，成本效益更加明顯。
據英飛凌統計，在純電動車型中，由于電動機和電控系統取代傳統機械結構的動力系統，使功率半導體用量大幅提升，占比達55%，功率半導體將從傳統燃油車的71美元大幅提升至全插混/純電汽車的330美元，是傳統燃油車的4.6倍，特別是MOSFET和IGBT（包括單管及模組）的增長較為顯著。據貝殼投研數據，2021年中國車規級IGBT市場規模為47.8億元，預計到2025年，其將達到151.6億元。據芯謀研究數據，2021年和2025年中國車規MOSFET的市場規模分別為73.5 億元和 122.5 億元。據蓋世汽車研究院，SiC芯片剛剛起步，2021年市場規模為2.6億美元，2025年預計將達到6.5億美元。
競爭格局方面，根據IHS數據，2020年全球汽車功率半導體市場，英飛凌占比14%、市占率最高；前五大企業共計占比39%、行業集中度較高，目前處于歐美企業主導的情況。國內汽車功率半導體市場，英飛凌依然占比最高、為14%；前五大企業共計占比42%、占比仍然較高，依然是歐美廠商處于主導地位。目前國內頭部企業技術不斷進步，包括比亞迪半導體、華潤微、士蘭微、三安光電、聞泰科技、時代電氣、斯達半導均有積極布局，在硅基IGBT和MOSFET技術進步飛速，隨著新能源汽車需求的增長和國內功率半導體企業產能逐漸釋放，國內企業市場份額有望進一步擴大。
2020年全球與中國汽車功率半導體競爭格局
碳化硅作為新興第三代半導體材料，對穩定性要求較高，并有較長的驗證周期，因此中國廠商切入較為緩慢，海外公司起步早、技術成熟，在該領域處于壟斷地位。根據 Yole 統計，2021年碳化硅功率器件市場份額CR5>90%，其他廠商合計占比僅5%。其中，意法半導體與特斯拉存在合作關系，向后者提供 SiC MOSFET 模塊，目前在碳化硅功率器件市場中占據最大的市場份額。中國碳化硅廠商主要以碳化硅二極管IDM企業為主，比亞迪半導體、斯達、時代電氣在新能源車領域已有SiC模塊應用，新興廠商如利普思、致瞻、芯聚能、基本半導體也在積極嘗試其SiC模塊的上車應用。
國產碳化硅廠商布局情況
傳感器——讓電動車具備感知能力
汽車傳感器可分為車輛狀態傳感器和環境感知類傳感器。車輛傳感器是傳統的感知器件，應用在動力（發動機溫度傳感器、進氣傳感器、曲軸位置傳感器等）、傳動系統（位置傳感器、液壓油溫度傳感器、變速箱壓力傳感器等）、底盤（TPMS 傳感器、ESP 加速度傳感器等）和車身（雨量傳感器、溫度傳感器等），一輛中端汽車裝配超過90個傳感器，其中在動力總成系統占45-60個，車身系統中裝配超過20個，底盤系統中裝配30-40個，總價值量超過2000元。
傳統汽油車(中高配) 主要傳感器種類及個數匯總
環境感知類傳感器是自動駕駛中新增的傳感器，主要有激光雷達、毫米波雷達、攝像頭等。在環境傳感器零部件價格上，攝像頭用于環視等的廣角攝像頭價格較便宜約 150元/個，用于前視功能的單目及多目攝像頭附加值較高，單價在 600 元以上；毫米波雷達 24Ghz 約 300 元/個作為角雷達使用，77Ghz 約 700 元/個；近距離泊車用的超聲波雷達的價格最為便宜約 70 元/個。根據傳感器單價及配置方案，我們預計 L1 至L4 級別的傳感分別為 1580 元、3600 元、11460 元、16960 元。從 L2 到 L3 級方案，傳感器配置需要有較大的提升，主要是增加了激光雷達、慣性導航等新型傳感器。
不同智能駕駛級別的傳感器方案估算
自動駕駛汽車滲透率提升疊加單車感知層硬件需求量攀升，推動汽車感知層硬件放量，我們預計未來五年感知層硬件市場有望實現高復合增速成長。我們測算車載攝像頭（模組）、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達 20-25 年 CAGR 分別為 25%、25%、64%和 74%，預計到 2025 年，車載攝像頭（模組）、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達的市場規模能分別可達 1338.56 億元、240.30 億元、966.54 億元、489.50 億元，持續看好汽車感知層硬件。
各類傳感器方案及市場空間增速對比
傳感器廠商方面，目前車載CIS的市場幾乎寡頭壟斷，安森美占據近60%市場份額，索尼、三星等傳統的手機攝像頭CIS切入了車載市場，韋爾股份旗下的豪威科技市占率也在不斷提升。韋爾股份的 CMOS 圖像傳感器、LCOS、ASIC 均可用于汽車領域；其中公司 CMOS 圖像傳感器為后視攝像頭（RVC）、環景顯示系統（SVS）和電子后視鏡提供了更高性價比的高質量圖像解決方案。
毫米波雷達芯片供應商主要來自國外，市場份額基本被NXP、英飛凌、TI等占據。隨著自動駕駛的不斷發展，高分辨率雷達、4D毫米波雷達應運而生，毫米波雷達芯片正式進入技術迭代周期，國產廠商可能迎來“彎道超車”機會，目前國產毫米波雷達芯片廠商企業如加特蘭、矽杰微等公司正加快4D毫米波芯片的技術布局。
全球智能駕駛量產車型中對激光雷達的需求過去一直受到成本高的影響而被壓制，當前激光雷達逐步走向固態化，成本得以大幅度下降，發射端和接收端的芯片化是實現固態化的關鍵路徑，芯片自主化也可以有效降低生產成本并形成差異化競爭。目前，華為、英偉達、禾賽科技、Ouster等激光雷達Tier1廠都在積極布局芯片業務，通過投資芯片廠商或自研芯片，打通激光雷達產業鏈，國內也涌現了一批獨立的激光雷達芯片公司，如識光、靈明光子、阜時等公司，合力推動高性能、低成本激光雷達的落地。
模擬芯片——現實世界與數字世界的橋梁
模擬集成電路作為半導體的重要分類之一，屬于產生、放大和處理各種模擬信號的關鍵元件，承擔著連接現實世界和數字世界的橋梁作用。
汽車模擬芯片作為電動汽車推進的關鍵芯片，在汽車上使用廣泛，對汽車電動化進程至關重要。模擬芯片廣泛應用于幾乎所有汽車電子系統，傳統汽車時代，動力總成、底盤和安全、車載娛樂、儀表盤、車身電子及LED電源管理等領域都有其身影；而隨著電動化、智能化的滲透，大小三電系統、熱管理、智能座艙、自動駕駛等系統成為了模擬芯片進一步快速增長的應用領域，所有MCU、大算力數字芯片的背后都離不開模擬芯片的強力支撐。
汽車模擬芯片主要分為電源管理芯片（約占53%）和信號鏈芯片（約占47%），電源管理芯片是在電子設備系統中擔負起對電能的變換、分配、檢測及其他電能管理職責的芯片，包括DC/DC、AC/DC、LDC、電源驅動、充電管理等芯片；信號鏈類芯片主要負責將傳感器接收到的聲音、溫度、光信號或電磁波轉換成數字信號方便進一步存儲和應用，包括接口芯片、隔離芯片、放大器、ADC等芯片。
新能源汽車模擬芯片使用情況
中國擁有全球最大的模擬芯片市場，2021年占比達到40%，作為全球模擬芯片第一大市場，我國模擬芯片自給率仍然偏低，2020年約12%。2022年中國汽車模擬芯片市場規模預計46億美元，折合人民幣約308億元，2030年預計將達到102億美元。
從全球模擬IC市場格局來看，由于模擬芯片的種類繁多，且模擬IC行業具有重視經驗積累、產品研發周期長、生命周期長、價值偏低、重資產投入IDM模式為主等特性，其產品和技術很難在短時間內被復制與替代，一旦切入產品，就可以獲得穩定的出貨量，再加上頻繁的并購，強者愈強，逐步形成了TI引領的海外龍頭主導格局。全球模擬芯片CR10市占率達63%，TI、ADI、SKY、英飛凌、ST長期占據前五，中國企業市占率偏低，國產替代空間巨大。國內模擬芯片公司包括上市公司矽力杰、圣邦股份、上海貝嶺、思瑞浦、納芯微、芯海科技正逐步擴張汽車業務，初創公司如芯必達、川土微、瓴芯、榮湃、芯力特均聚焦汽車模擬芯片發力。
國產模擬芯片上市公司情況
根據國際模擬龍頭的發展歷史以及國內保障供應鏈安全需求，預計國內廠商將在國產替代的整體趨勢中，首先切入細分賽道打開市場，與大客戶建立穩固的合作關系；其次在大客戶的支持下，通過內生外延、兼并收購擴充品類；最后持續研發投入，切入高端市場，這不僅需要芯片設計能力提升，而且需要把握核心特色生產工藝，由Fabless向虛擬IDM或者IDM運營方式轉型。其中兼并收購與IDM轉型有望同步開展，共同推動國內模擬廠商快速發展。
存儲芯片——海量數據背后的支柱
存儲芯片，又稱半導體存儲器，是以半導體電路作為存儲媒介的存儲器，用于保存二進制數據的記憶設備，是現代數字系統的重要組成部分。隨著汽車智能化、網聯化的發展，車輛需要處理和存儲更多的視頻、語音等數據信息，這使得汽車對存儲芯片的需求和性能要求不斷增加，因此，汽車產業逐漸成為存儲芯片重要的市場增長領域。
汽車智能化，對兩類存儲芯片的需求增量最大：DRAM和NAND，其廣泛應用于車載4大領域：信息娛樂系統、ADAS、車載信息系統、數位儀表板。DRAM 雖然速度快，但功耗大、容量低、成本高，且斷電無法保存數據，使用場景受限；NOR Flash 和 NAND Flash 讀寫速度低，存儲密度受限于工藝制程，市場亟待能夠滿足汽車等新場景的存儲器產品，性能有著突破性進展的新型存儲器即將迎來快速增長期。
存儲芯片作為汽車芯片中占比最低的種類，2019年僅占7%，隨著汽車智能化、網聯化，車輛處理、存儲數據量劇增，近年的需求不斷增加。據Counterpoint Research預測，未來10年單車存儲容量將達2TB-11TB，以滿足不同自動駕駛等級的車載存儲需求。
2025年L4級無人駕駛汽車數據存儲需求
2021年，全球智能手機存儲的整體市場規模達460億美元，而同期汽車存儲的整體市場規模約為45億美元，僅為手機市場的1/10，在智能網聯汽車發展大趨勢下，汽車將成為存儲IC行業主要增長方向之一，預計到2027年，全球汽車存儲整體市場規模將超過125億美元，2021-2027年復合增長率達到18.6%，遠高于行業平均水平。從中國來看，根據美光統計，2021年中國汽車存儲市場規模約7億美元，到2023年估計將大幅增長至15億美元。增長動力一方面來自中國汽車出貨量的增長，另一方面也得益于車載內存和存儲容量的持續擴大。
汽車存儲芯片市場，全球巨頭寡頭壟斷明顯，美光、三星、海力士、微芯等海外存儲大廠引領行業發展，其中汽車存儲器領域美光全球市場份額超過45%，2021年美光率先推出業界首款滿足ASIL-D等級的LPDDR5，容量最高達128GB。
在汽車存儲芯片方面，國內的北京君正、兆易創新產品均已導入車用市場。北京君正收購北京矽成后進入車載存儲芯片領域，已與博世汽車、大陸集團等下游車企達成緊密合作。兆易創新GD25 SPI NOR Flash全面滿足車規級AEC-Q100認證，GD25車規級存儲全系列產品已在多家汽車企業批量采用。由于存儲芯片技術難度高，項目資金投入大，開發周期長，國內目前僅1家上市公司兆易創新，進入國際梯隊。在DRAM、NAND領域，國家重點支持的3大存儲項目：長江存儲、合肥長鑫、福建晉華，正致力于實現國產替代。
車規級存儲芯片廠商列表
車規級芯片的認證
汽車電子本身使用環境較為復雜，一旦失效可能引發嚴重后果，要研發一款真正符合需求的車規芯片并不容易。芯片在真正投入量產前，往往要經過一系列嚴格的測試驗證，以保證流程和產品的可靠性，達到車規要求。芯片的車規級認證主要從體系、功能安全和可靠性三個維度管控。IAFT16949是汽車設計、開發和生產質量管理體系的標準規范；ISO 26262是針對汽車功能安全的評估認證；AEC-Q系列則主要是針對車規電子元器件可靠性評估的規范。
車規級芯片的三大門檻
IATF 16949
IATF 16949是基于ISO 9001的基礎上建立的國際汽車行業的技術規范，敘述了汽車相關產品的設計和開發、生產及相應的安裝與服務的質量管理體系要求，適用于顧客要求的用于生產件和/或服務件的制造現場，適用于整個汽車供應鏈中的組織。它相當于國際汽車行業的通用語言，目的就是為了減少供應鏈中質量波動和浪費。
IATF16949的發展過程
IATF 16949體系標準，連同適用的汽車顧客特殊要求，ISO 9001:2015要求以及ISO 9000:2015一起定義了對汽車生產件及相關服務件組織的基本質量管理體系要求。正因如此，IATF 16949不能被視為一部獨立的質量管理體系標準，而是必須當做ISO 9001:2015的補充進行理解，并與ISO 9001:2015結合使用。
IATF16949理論構架圖
IATF 16949規定了汽車相關產品（包括裝有嵌入式軟件的產品）的設計、生產，以及（相關時）裝配、安裝和服務的質量管理體系，適用于制造顧客指定生產件、服務件和/或配件的組裝生產，應當在整個汽車供應鏈中實施本標準，其給汽車企業帶來的益處有：
1、穩定提供滿足顧客需求及適用的法律法規要求的產品和服務；
2、持續提高顧客滿意度；
3、應對與企業所處環境和所制定目標相關的風險和機遇；
4、證實企業符合規定的質量管理體系要求的能力。
ISO 26262
ISO 26262是從電子、電氣及可編程器件功能安全基本標準IEC 61508派生出來的，主要定位在汽車行業中特定的電氣器件、電子設備、可編程電子器件等專門用于汽車領域的部件，旨在提高汽車電子、電氣產品功能安全的國際標準。
ISO 26262標準體系
ISO 26262根據嚴重度（Severity）、暴露率（Exposure）和可控性（Controllability），給汽車上的全部電子電氣系統劃分安全等級，安全氣囊、防抱死制動系統和動力轉向系統必須達到ASIL D級，這是應用于安全保障的最嚴苛等級，因為其失效帶來的風險最高。而安全等級范圍的最低等級，如后燈等部件，僅需達到ASIL A級即可。大燈和剎車燈通常是ASIL B級，而巡航控制通常是ASIL C級。
企業在執行ISO 26262功能安全標準的時候，會先制定安全要求以將風險降低到可接受的水平，管理并跟蹤安全要求，確保最終產品遵循標準化安全程序。通過系統性、全生命周期的思考方式，實現全面地規劃功能安全的目的。
ISO 26262為汽車安全提供了一個生命周期（管理、開發、生產、經營、服務、報廢）理念，并在這些生命周期階段中提供必要的支持。該標準涵蓋功能性安全方面的整體開發過程（包括需求規劃、設計、實施、集成、驗證、確認和配置）。
ISO 26262標準根據安全風險程度對系統或系統某組成部分確定劃分由A到D的安全需求等級（Automotive Safety Integrity Level 汽車安全完整性等級ASIL），其中D級為最高等級，需要最苛刻的安全需求。伴隨著ASIL等級的增加，針對系統硬件和軟件開發流程的要求也隨之增強。對系統供應商而言，除了需要滿足現有的高質量要求外還必須滿足這些因為安全等級增加而提出的更高的要求。
ISO26262的體系結構
ISO 26262的內容包括：
Part 1：定義術語（專用詞匯定義、解釋）；
Part 2：功能安全管理（定義了涉及安全相關系統開發的組織和人員應滿足的要求）；
Part 3：概念階段（項目定義、安全生命周期初始化、危險分析和風險評估、功能安全概念）；
Part 4：產品開發：系統層面；
Part 5：產品開發：硬件層面；
Part 6：產品開發：軟件層面；
Part 7：生產、運行、服務和報廢；
Part 8：支持過程（規定了對供應商的開發委托要求）；
Part 9：基于ASIL和安全的分析；
Part 10：ISO 26262導則（作為Part1～9的補充，對特定項目的解說及事例的指南）；
Part 11：半導體應用指南。
AEC-Q
當我們談論汽車電子時，就不得不提AEC-Q100，作為公認的車規元器件通用測試標準，它被視為芯片前裝上車的“基本門檻”。無論是環境關還是壽命關，都可通過AEC-Q100這一標準進行驗證。對于汽車級芯片而言，AEC-Q100是基本可靠性的要求。
AEC全稱為汽車電子協會（Automotive Electronics Council），由通用、福特和克萊斯勒共同建立，旨在制定一套通用的零件資質及質量系統標準。其中，Q代表Qualification。AEC-Q適用于汽車用芯片、無源器件、分立半導體器件等類型元器件認證，并為不同的元器件設定了相應的測試標準和測試項。
AEC-Q標準體系
車規級的電子元件對環境要求、抗振動沖擊、可靠性和一致性等方面要求嚴格，所以必須采用更先進的技術和更苛刻的測試程序。以AEC－Q100為例，規范了測試7大類別：
1）測試群組A（環境壓力加速測試）；
2）測試群組B（使用壽命模擬測試）；
3）測試群組C（封裝組裝整合測試）；
4）測試群組D（芯片晶圓可靠度測試）；
5）測試群組E（電氣特性確認測試）；
6）測試群組F（瑕疵篩選監控測試）；
7）測試群組G（封裝凹陷整合測試）。
只有完全通過7大類別共41項測試后，才能獲得AEC－Q100認證。AEC-Q系列認證，完成全部測試，平均最低時間也需要大概6個月左右，認證等級請參考下圖：
AEC-Q認證等級
AEC-Q的要求非常嚴格，只有通過相對應的標準規定的全部測試項目，供應商才能聲稱該產品通過了相應的AEC-Q認證；符合這些規格的組件適用于惡劣的汽車環境，無需額外的組件級鑒定測試。同時，AEC-Q標準是在不斷進化的，特別是隨著高級駕駛輔助系統（ADAS）和自動駕駛等新技術的發展，標準還將保持這種持續更新的狀態。
AEC-Q100驗證流程參考下圖，以Die Design>Wafer Fab.>PKG Assembly>Testing的制造流程來繪制，各群組的關聯性需要參考圖中的箭頭符號，這里將驗證流程分為五個部分進行簡易說明，各項測試的細節部分就不再細述。
AEC-Q100驗證流程
1、Design House：可靠度實驗前后的功能測試，此部分需IC設計公司與測試廠討論執行方式，與一般IC驗證主要差異在功能測試的溫度設定。
2、Wafer Foundry：D測試組為晶圓廠在Wafer Level的可靠度驗證，Fabless的IC業者必須與委托制造的晶圓廠取得相關資料。
3、Reliability Test：區域3為可靠性視產品包裝/特性需要執行的項目，AEC將其分為Group A(加速環境應力實驗)、Group B(加速工作壽命模擬)、Group C(封裝完整性測試)、Group E(電性驗證測試)、Group G(空腔/密封型封裝完整性測試)。
4、Design Verification：部分Group E的區域4為設計階段的失效模式與影響分析評估，成品階段的特性驗證以及故障涵蓋率計算。
5、Production Control：Group F的區域生產階段的品質控管，包含良率/Bin使用統計手法進行控管及制定標準處理流程。
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