eefocus /automobile-electronics/521318 2022-07-04-5萬字長文說清楚到底什么是“車規(guī)級” 2022-07-04 10:10 作者： 九章智駕 預計 198 分鐘讀完

隨著汽車電動化及智能化的發(fā)展，以及這幾年特斯拉、比亞迪及國內造車新勢力的強勢崛起，自動駕駛技術的發(fā)展，同時隨著國產化替代的推進，“車規(guī)級”這個詞也越來越多的出現在了大家的視野中。

但是 “車規(guī)級”到底意味著什么？為什么需要 “車規(guī)級”？相關的很多問題想必大家都比較懵懂，筆者就根據個人對AEC標準的理解，結合最近查閱的大量相關資料，給出了一些分析，算是拋磚引玉。

本書將以“車規(guī)級”激光雷達為切入點，從針對激光器件的AEC-Q102標準開始解讀，逐步回答“什么是車規(guī)級？”這個問題。然后從自動駕駛技術對車規(guī)級標準的推動開始，看車規(guī)級標準為適應新技術和應用的需求是如何一步步發(fā)展的。

因AEC標準文檔數量很多，信息量極大，筆者的解讀難免有所偏頗及遺漏，所以歡迎業(yè)內專家一起交流討論，共同推進國產汽車電子元器件及零部件的發(fā)展。

目錄

1?什么是“車規(guī)級”？

但凡是汽車行業(yè)的，大都聽說過一個詞，叫“車規(guī)級”或“汽車級”。就像蘋果推出“視網膜屏”后，大家都說自己是“視網膜屏”，否則都不好意思和別人打招呼。車企喜歡說自己車上用的是 “車規(guī)級”零部件，Tier 1喜歡說自己用的是“車規(guī)級”芯片，仿佛誰用了非“車規(guī)級”的就落了下乘。

已經有越來越多的國產器件供應商真正開始著手對器件進行AEC-Q認證，并自建試驗室了。然而，目前國產“車規(guī)級”元器件種類及數量都還比較少，某些聲稱的所謂“車規(guī)級”器件，實際上根本沒有通過AEC-Q認證。此外，雖然通過了就是“車規(guī)級”，但“車規(guī)級”確遠遠不止于AEC-Q。

以激光雷達為例，車企宣稱某款車是全球首款搭載“車規(guī)級”激光雷達的車，激光雷達供應商也在宣傳自家的產品是率先實現量產的 “車規(guī)級”產品。外行看個熱鬧，內行卻會覺得“車規(guī)級”這個詞被“濫用”了。下面，我們結合激光雷達的例子來看看“車規(guī)級”這個概念是如何被“濫用”的。

1.1?第一項關于激光雷達器件的車規(guī)標準

我們先不談什么是“車規(guī)級”，先普及一個常識：行業(yè)標準通常是落后于行業(yè)技術發(fā)展的。就像法律的制定，也一定是滯后于社會發(fā)展的。那么我問你，激光雷達作為新生事物，其使用的激光器件現在有行業(yè)標準了嗎？ 答案是：已經有了。

?AEC-Q102 REV A中加入了激光器件（來源：aecouncil ）

AEC-Q102“Optoelectronic Semiconductors 光電子半導體”在2020年4月份發(fā)布的A版本中加入了Laser激光器件，并在4.5章節(jié)中專門規(guī)定了針對Laser的測試注意事項和要求。

?AEC-Q102 REV A中對激光器件的規(guī)定（來源：aecouncil ）

并且，AEC-Q102還專門規(guī)定了針對激光器件的以下部分：

4.5章測試注意事項（Notes for Testing Laser Components）；流程變更指南（Process Change Guideline for Laser Components）；最小參數測試要求和失效標準（Minimum Parametric Test Requirements and Failure Criteria）；Table 3認證測試方法（Qualification Test Methods）；Table?3某些專門針對Laser的測試要求（Required only for laser components.）

通過以上信息可以得到哪些結論呢？(1) AEC-Q102正式發(fā)布時間是2020年4月6日；(2)?在此之前沒有針對Laser器件的AEC標準。

那么問題來了，在此之前發(fā)布的宣稱達到了“車規(guī)級”的激光器件還是“車規(guī)級”嗎？

雖然AEC-Q102草案早就出來了（2017年已經是ready to be published狀態(tài)了），在最理想的情況下，假如標準從草案到正式發(fā)布期間并無任何更新，而某款立項于2018年的激光雷達是參照草案的標準找的零部件，那么，這款激光雷達就算是達到了車規(guī)標準。

然而，在通常情況下，上述假設并不成立。如果你聲稱通過了AEC—Q認證，客戶問你要AEC—Q報告，你總不能說是依據草稿出的報告吧?此外，AEC-Q測試周期很長，成本也很高，一般也不會用草稿去作測試，因為標準正式實施后，如果有更新，有些測試項目你還得再做一遍。

1.2?全球首款“車規(guī)級”激光器件的發(fā)布及量產“上車”

我們再換個角度看一下。熟悉AEC—Q標準的小伙伴們應該了解，耐久類測試要求起步通常是1000小時，但在AEC-Q102中，除常規(guī)測試項目外還專門規(guī)定了一個可靠性驗證Reliability Validation，時間從最低1000小時到最高10000小時。

大家估計對10000小時沒有直觀概念，這么說吧，一年只有8760小時，而AEC-Q102要求超長壽命的Laser器件HTOL（High Temperature Operating Life高溫使用壽命）測試時間要達到10000小時。

AEC-Q102 REV A中對可靠性驗證的規(guī)定（來源：aecouncil ）

好，現在結論來了：AEC-Q102正式發(fā)布時間是2020年4月，可靠性測試起步1000小時，一般不會做這么短，長壽命至少4000小時，就是5.5個月，那么符合標準的激光器件量產你猜會在什么時間？

?歐司朗宣布世界上首款符合AEC-Q102的四通道激光器（來源：osram ）

歐司朗作為全球光電器件的巨頭，在2019年9月宣布了其符合AEC-Q102的四通道激光器。注意，這只是宣布，離實際量產能用，還有很長的時間。

這一點沒做過工程設計的小伙伴們可能不太有感覺，就比如新聞上發(fā)布了某項新技術，大家可能就認為馬上就能用上了，其實上還差得遠呢。這中間大概的關系是這樣的：實驗室àTier 2企業(yè)à Tier 1企業(yè)àOEMà用戶，大家可以看到，從實驗室到用戶，中間還隔著很多道，其中還有Tier n企業(yè)，產業(yè)鏈很長且很復雜。

回到歐司朗這顆激光器件SPL S1L90A_3，我們看下它的datasheet信息。

歐司朗SPL S1L90A_3激光器手冊（來源：osram ）

其中有幾個關鍵信息：

(1)?此激光器可以用于激光雷達；

(2)?通過了AEC-Q102認證；

(3) SPL S1L90A_3器件手冊初版發(fā)布時間是2022年2月。

做過汽車電子產品設計的小伙伴們應該都了解上面的信息意味著什么，但我在這里還是科普一下：汽車電子產品的設計，是極少在量產項目中直接采用全新器件的。

一是為了保證產品的可靠性，畢竟從來沒用過，技術實力不夠；二是為了降低BOM成本，畢竟新東西剛量產都貴，因為還沒上量呢；三是降低技術風險，新技術誰家都沒摸索過，出點問題項目可能就得延期，用之前大家都得“掂量掂量”。 接下來我就從一顆芯片開始，講一下一個新技術從發(fā)布到量產的流程：

芯片供應商Tier 2制定芯片規(guī)劃（Roadmap），各Tier 1及OEM調研；芯片供應商確定芯片開發(fā)時間；Tier 2提供免費工程樣片，Tier 1預研（advance）項目設計導入；Tier 2提供量產芯片，Tier 1采用量產芯片進行DV（Design validation設計驗證）；采用新器件的Tier 1的項目SOP，產品量產；OEM采用此Tier 1產品的車型量產。

?新器件導入項目流程（來源：左成鋼）

從上面的新器件導入流程我們可以看到，一款新器件從設計到量產需要1年以上時間，Tier 1設計好還需要1年時間，這差不多就需要2年或3年時間。這已經算是比較快的了，要知道一般的汽車電子零部件，一個項目從立項到SOP就是3年左右。如果從芯片供應商做推廣開始算，期間少說也得3年時間了。

從歐司朗的那顆激光器的量產時間我們也能看出來，器件從發(fā)布到量產，期間經過了2年零5個月的時間，并且器件發(fā)布時間還稍早于AEC-Q102標準發(fā)布時間。

那么能不能再快一點呢？可以！

芯片在工程樣片階段就導入量產項目，如圖中紅色虛線箭頭所示，跳過驗證階段。待芯片一量產，馬上進入DV，少則三個月，多則半年就可以達到臨近SOP狀態(tài)（指產品硬件凍結，軟件大概率還在更新）。

那么這樣能有多快呢？這就取決于芯片供應商和項目本身了，順利的話，說不定1年就SOP了，但還真沒怎么見過這么玩的，尤其是涉及到安全功能的零部件，OEM敢，Tier 1估計也不敢，因為出問題是要負責的。

1.3?AEC-Q強制性標準碼？

理論上，AEC-Q只是一個汽車行業(yè)標準，并不是法律，也沒有強制性的認證制度，做與不做，“各憑心意”。但實踐中，汽車行業(yè)對電子零部件中采用的元器件的基本要求就是“車規(guī)級”，而AEC-Q已成為汽車行業(yè)事實上的電子零部件通用測試標準,只有通過了AEC-Q認證，大家才認為是車規(guī)級元器件。

即使OEM不去審核，Tier 1也不會偷偷地用“非車規(guī)”的器件，原因大概有以下幾點：

(1)?無“非車規(guī)”器件可用。一般大的Tier 1都很規(guī)范，物料庫是全球共用的，有專門的團隊維護，物料庫中基本不會存在“非車規(guī)”物料；

(2)?新器件導入、器件變更、老器件廢止等有專門團隊負責，研發(fā)工程師一般沒有權限進行操作，只能“有什么用什么”，基本不可能用到“非車規(guī)”器件；

(3) Tier 1和OEM差不多，為保證可靠性和項目進度，也喜歡沿用老設計，專業(yè)名詞叫“carry over”，也就是一般量產項目很少采用新器件做全新設計，這個前面也講過。

那有沒有可能存在一種情況，非得用“非車規(guī)”器件呢？基本沒有。Tier 1沒有理由去使用“非車規(guī)”的器件，除非這個器件不在AECQ范圍內，如開關、電機、繼電器等機電器件，還有連接器、電線、PCB等，但這些物料都有其相應的行業(yè)標準。

因此，對想要進入汽車行業(yè)的Tier 2來說，AEC-Q標準就是個門檻。

1.4?激光雷達器件過“車規(guī)”，不等于激光雷達也過了“車規(guī)”

講了半天，小伙伴發(fā)現一個問題沒有，我最初提的問題是“激光器件Laser Components”有“車規(guī)級”標準嗎？而不是問“激光雷達”，為什么？

AEC-Q102 REV A規(guī)定的器件范圍（來源：aecouncil ）

來回顧一下AEC-Q102規(guī)定的范圍：應用于車內或車外的光電子半導體optoelectronic semiconductors，如：LED，光電二極管，激光器件，從晶圓Wafer Fab技術講，還有光電晶體管。其中有激光雷達嗎？AEC-Q102標準中還真出現了一次Lidar這個詞，不過是說Laser的應用。

?AEC-Q102 REV A4.5章節(jié)（來源：aecouncil ）

另外，我們從標準中AEC下面的一行字“Component Technical Committee”中也能來，他是管器件Component的，不是管零部件的。

AEC器件技術委員會（來源：aecouncil ）

所以說，AEC-Q102標準不是用于激光雷達的，是用于激光雷達中用到的元器件的。這么說吧，所有的AEC—Q102標準，全部都是規(guī)定電子元器件的，而非電子零部件。因此，元器件通過了ACE-Q102標準下的“車規(guī)”，不代表激光雷達也通過了。

1.5 有“車規(guī)級”的激光雷達嗎？

在回答這個問題前，我們先科普一下電子零部件標準。對于業(yè)內具體做設計的小伙伴們來講，這些標準可能是耳熟能詳的，但對于Tier 2或者OEM，大多數人還真不一定能講清楚。

下面是筆者總結的汽車行業(yè)電子零部件相關標準，有國標也有相應的國際標準，可能不全，但基本上就這么多，基于這些行業(yè)標準，電子零部件通過相應測試項目及等級，就可以認為滿足了車載應用標準。

?汽車行業(yè)電子零部件相關標準（來源：左成鋼）

當然了，大多數車企會要求按照自己的標準來，國內的一般都參考國際標準，或其合資伙伴的標準，外資品牌都有其自有標準，某些測試項目是ISO/IEC標準中是沒有的，比如福特、大眾的不少標準都是高于ISO/IEC標準的，各家標準的對比這個事情比較復雜，寫出來估計大家也看不下去，也看不懂，在此略過不談。

但有一點大家要記住，ISO/IEC等國際標準可以看做是所有標準的元標準，無論國標、企標等其他標準，都可以看作其衍生標準。對初入行或想了解汽車行業(yè)標準的小伙伴們，建議從ISO/IEC等國際標準入手，建議讀英文原文，并且要多讀，反復讀。不要試圖一次從頭讀到尾，一般人做也不到?？梢蕴x，也可以先挑自己需要的部分讀，或者感興趣的章節(jié)去讀。

對汽車電子零部件來講，比如VCU模塊，ECU模塊等，其首先需要選用符合AEC標準的電子元器件，再以電子零部件總成的方式，依據相關行業(yè)標準，在合規(guī)試驗室，通過OEM規(guī)定的相關測試項目及等級，拿到測試報告，然后才可以裝車量產。至于具體測試計劃、測試項目、周期、測試工裝、費用等，掰開講內容非常多。

汽車行業(yè)相關標準（來源：左成鋼）

前面已講過，這里再重申一下：汽車電子零部件的試驗標準，也是非強制性標準。

好，回到小標題，有“車規(guī)級”的激光雷達嗎？答案是：有，也沒有。此話怎講？

廣義上來講，“車規(guī)級”的激光雷達可以指采用了“車規(guī)級”激光器及光電探測器?(SiPM)的激光雷達，并且，激光雷達產品本身通過了相應的汽車行業(yè)零部件標準測試要求。Tier 1具有IATF 16949等汽車行業(yè)認證，這時才可以講這個激光雷達是“車規(guī)級”的。

但這并不準確，甚至顯得很業(yè)余。在汽車行業(yè)內部，大家一般并不這么講，因為聽起來、不專業(yè)，大企業(yè)根本不屑于講自己的零部件是“車規(guī)級”的，你啥時候見過博世宣傳自己的ESP或iBooster是“車規(guī)級”的？

1.6?“車規(guī)級”要點總結

注意，敲黑板了，下面是結論，以后要考的：

(1) AECQ是器件級標準，一般講的“車規(guī)級”是指某些種類的電子元器件，而電子零部件沒有特定的“車規(guī)級”標準，不存在所謂的“車規(guī)級”零部件（嚴格意義上，可以說芯片、激光器或探測器達到了“車規(guī)級”，但不能說域控制器或激光雷達達到了“車規(guī)級”）；

(2)?如果只說滿足車規(guī)級標準，或者說溫度范圍滿足車載應用，而不說具體通過了哪個AEC-Q標準，都是假的“車規(guī)級”；

(3)?只有器件手冊datasheet上注明了“AEC-Q*** Qualified”，才表明此器件通過了車規(guī)級器件測試標準認證，是“車規(guī)級”的，此時器件供應商是能夠提供合規(guī)測試報告的。

記住這三點，以后就不會被“無良商家”的廣告忽悠了，或者遇到滿嘴跑火車的人，你也可以把這篇文章甩給他，讓他好好學習學習。

2?技術的發(fā)展與“車規(guī)”標準的進化

最近在**看了一篇關于AEC標準的文章，寫得挺好的，原文較長，我大概給大家翻譯一下，下面是部分原文：

?汽車級標準的進化（來源：microcontrollertips ）

我大概總結一下：

車規(guī)級認證意味著元器件的生產制造和性能是符合特定的行業(yè)標準的；車規(guī)級認證標準不是一成不變的，它是鮮活的，是不斷進化的；新標準是為應對新技術而制定的；現有標準也會因新技術和新的應用而不斷地更新和進化；車規(guī)級測試標準不期望涵蓋電子元件的所有使用場景和所有可能的故障模式。

2.1?“進化中”的AEC標準

AEC-Q100、AEC-Q101和AEC-Q200這三個標準是最早制訂的、也最常被引用的AEC-Q標準。在AEC網站上的“文檔”頁面列出了37個標準和子標準，其中七個被列為“新New”或“初始版本Initial release”。所以說AEC-Q標準是在不斷進化的，特別是隨著高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛等新技術的發(fā)展，標準還將保持這種持續(xù)更新的狀態(tài)，以適應新技術和應用的需求。

比如，專門為光電半導體optoelectronics,?MEMS傳感器, 以及模組multichip modules制定的標準：

AEC-Q102：汽車應用的光電半導體應力測試標準AEC-Q103：MEMS壓力傳感器應力測試標準AEC-Q104：汽車應用的多芯片模塊（MCM）應力測試標準

2.1.1?AEC-Q102標準解讀

AEC-Q102上面我們在前面已經講得比較多了，現在專門講一下這個標準的發(fā)展和進化。

AEC-Q102最初專注于光電二極管photodiodes，于2016年修訂后增加了LED，適用于所有汽車內外部照明應用。隨著新技術和應用的發(fā)展，標準也在不斷發(fā)展。

AEC-Q102于2020年4月再次修訂，為激光雷達系統(tǒng)應用添加了激光器。標準定義了光電子半導體認證的最低應力測試要求和參考測試條件，同時它結合了各種測試標準，如JEDEC，IEC，MIL-STD，及各種制造商資格標準，對器件提出了最高水準的測試要求。

比如，對于光電半導體而言，使用壽命在很大程度上取決于應用。內部照明的要求就不那么嚴格，而用于車輛外部（比如前大燈和激光雷達）時，對可靠性的要求就要大幅度提高。另外，與乘用車相比，在卡車上的應用對長壽命的要求可能就要更高一些，這些在新標準中均有體現，而這些內容在之前的標準中是沒有的。

?AEC-Q102 REV A中對LED可靠性驗證的規(guī)定（來源：aecouncil ）

另外，對比AEC-Q101的新舊版本，也能更明顯地看出來這種變化。光電半導體原來是涵蓋在《AEC-Q101分立半導體元件的應力測試標準》中的，在版本從D更新到E后，光電半導體相關內容全部轉到了新的AEC-Q102標準中去。

AEC-Q101 REV D規(guī)定的器件范圍（來源：aecouncil ）

AEC-Q101 REV E規(guī)定的器件范圍（來源：aecouncil ）

然后再對比一下AEC-Q102的范圍，專門增加了激光器件Laser components：

AEC-Q102 REV A規(guī)定的器件范圍（來源：aecouncil ）

另外，標準的誕生離不開眾多相關領域的專家和公司，他們做出了極其重要的貢獻。這從另一方面也能看出，AEC始終與業(yè)內專家和公司保持著緊密聯系，AEC也會周期地的召開會議討論標準問題，這個后面單獨講。

?AEC-Q102標準制定的參與者（來源：Hella）

QEC-Q102標準能帶來哪些好處？這個Hella總結了一下，我們直接搬過來，最后一條算是Hella加的吧，畢竟主業(yè)是做車燈的：

有法可依；標準匯集了超過60家公司的知識經驗；專注汽車級行業(yè)需求，并覆蓋了所有汽車級應用范圍；對所有電子元器件的平等性要求；推動新的車輛照明技術的應用。

AEC-Q102標準的優(yōu)點（來源：Hella）

2.1.2?AEC-Q103標準解讀

AEC-Q103是專門為MEMS壓力傳感器測試制定的標準。

對自動駕駛技術來講，車輛定位（GPS）、車輛的加減速（多軸**度傳感器）、車輛的姿態(tài)（陀螺儀）等應用，包括未來的飛行汽車，基于對安全的自動駕駛的需求，MEMS器件都是必不可少的。

?MEMS器件對自動駕駛技術的重要性（來源：Bosch ）

其實在AEC-Q100里面是涵蓋了MEMS傳感器的，但是沒用細分到壓力傳感器。在MEMS家族中，壓力傳感器是個特例。這也很好理解，你想一下，要想測氣體壓力，你就得開個孔，讓需要測量的氣體進來，這樣才能進行測量，而其他用途，比如溫度、磁場、**度等就可以間接進行測量。

我們來看下用于TPMS胎壓監(jiān)測的芯片：

?用于TPMS的壓力傳感器芯片（來源：Infineon）

在標準的Scope中也明確了，這個標準要和AEC-100結合使用，也就是說，AEC-Q103是專門針對壓力傳感器制定了一些額外的測試要求。

?AEC-Q103標準范圍（來源：aecouncil ）

除了大家熟知的胎壓監(jiān)測應用外，發(fā)動機管理系統(tǒng)、車輛穩(wěn)定性、乘客安全系統(tǒng)和排放控制等方面的都有壓力傳感器的應用，這個我們后面再講。

AEC-Q103對壓力傳感器的應用并沒有給出很詳細的說明，僅從機械等級角度進行了兩類區(qū)分，M1是通用傳感器，M2是用于TPMS的。

AEC-Q103標準規(guī)定的機械等級（來源：aecouncil ）

2.1.3?AEC-Q104標準解讀

AEC-Q104是專門為Multichip Modules (MCM)多芯片模組制定的標準，這個標準很特殊。

前面我們講過，AEC-Q全是規(guī)定電子元器件的，而MCM是由多個元器件組成的一個模組，從某種意義上來講，它算是一個小型零部件了（其實MEMS也算是MCM，實際上AEC-Q104也包含了），只不過MCM是把一些芯片加器件做成了一個獨立封裝Package的形式，對外連接可以是焊盤，或者是連接器，我們來看下標準定義：

AEC-Q104標準范圍（來源：aecouncil ）

目前標準僅適用于那些設計出來是可以直接焊接在PCB (Printed Circuit Board) 印刷電路板上的MCM的，這一點大家注意。

AEC-Q104是2017年initial release的，目前還沒有版本號，和AEC-Q103一樣，還沒有定稿。AEC-Q104標準本身的范圍并沒有規(guī)定得很寬，明確的范圍包括LED模組、MEMs、SSD（Solid State Drives）以及帶連接器的MCMs。因為可能需要一些專門的規(guī)定和測試程序，AECQ-104明確了不包括大家熟知的IGBT和Power?MOSFET模組。

MCM模組外觀

比如下面這個英飛凌的IGBT模組芯片手冊，AEC-Q104就僅寫了汽車應用， 沒有給出測試標準。

IGBT模組（來源：Infineon）

另外，還有一個比較特別的地方，AEC-Q103和AEC-Q104在參考標準里面分別引入了ISO 16750-4（氣候負荷）及ISO 16750-5（化學負荷），在這其他的AEC標準里是沒有過的。前面我們講過，ISO 16750是汽車行業(yè)電子零部件標準，這就有意思了，所以說從某種意義上來講，MCM算是一個小型零部件了。

除MCM外，AEC-Q104對SIP（System in Package，系統(tǒng)級封裝）也有指導意義。

SIP跟我們經常談到的SOC（System on chip）類似，SOC是在一個chip上做了個系統(tǒng)，而SIP是一個Package。當然了，SOC是芯片供應商直接做好了，以一個芯片的形式提供給Tier 1使用，而SIP既可以是芯片供應商來做，也可以是和Tier 1或OEM基于具體應用來定制開發(fā)的產品。

這個AEC-104中已清晰地規(guī)定了哪些產品可以做成SIP形式，以在做成SIP時，哪些由芯片廠商做、哪些由Tier 1做、哪些由Tier 1.5做。（關于這個，我們后面會再單獨發(fā)文章解析）

?AEC-Q104標準范圍（來源：aecouncil ）

那么，AEC-Q104標準意味著什么呢？

AEC-Q104是首個針對BLR測試的行業(yè)標準（來源：ctimes ）

AEC-Q104是AEC與Intel、Infineon、Microchip, NXP, OnSemi、TI等公司一起制定的，是行業(yè)首個適用于MCM和SIP、定義了BLR（Board Level Reliability板級可靠性）測試的標準。這解決了什么問題呢？

隨著車輛電動化智能化及輔助駕駛技術的發(fā)展，原來元器件級采用AEC標準，零部件級采用ISO/IEC標準（前文分析過零部件標準，ctimes 只寫了ISO16750），而對MCM和SIP，沒有適用標準。怎么進行可靠性測試，這是長期以來困擾芯片供應商及Tier 1的一個問題。

MCM/SIP是由多個芯片及器件組成的一個封裝，那這其中用到的芯片和器件還需要相應的AEC-Q測試嗎？這是個很好的問題，所以標準中也給出了建議——可以使用MCM中相應器件的AEC-Q100, AEC-Q101,或AEC-Q200認證原始數據去簡化AEC-Q104認證。

?AEC-Q104標準范圍（來源：aecouncil ）

ctimes 對這個問題解釋得比較清楚，我們可以參考一下。就是說不管你用到了哪些器件，在你把這些器件封裝起來之前，最好已經過了相應的AEC-Q100, AEC-Q101,或AEC-Q200認證測試。

AEC-Q104解讀（來源：ctimes ）

上述內容是強烈建議你去使用全部符合AEC-Q認證的器件去做MCM，但是如果你真的要說我就是任性，我就“偏不用”，行不行？答案是“也可以”。標準原文是這么寫的：考慮到成本及客戶可能同意你這么干，AEC不要求每個sub-component（子器件）必須通過認證，但是鼓勵MCM制造商采用AEC標準去認證子器件，從而使MCM達到最高的質量水平（promote best MCM quality）。

這里面的用詞非常講究，大家細品一下，包括括“address”、“encouraged”、“available”、“promote”等。所以我前面說過，推薦大家一定要去看標準原文，而不是翻譯過來的，原文才能咂摸出來那個欲說還羞、欲言又止，但又心有不甘的那種感覺，你品，你細品。

?AEC-Q104標準測試方法（來源：aecouncil ）

老外說話比較繞，不直來直去，我用漢語再給大家翻譯一下，可以指導大家未來的工作，大家記住了：?

(1) MCM要全部采用AEC認證的器件；

(2)?然后只用進行Group H測試即可；

(3)?否則的話你就得把所有測試項全來一遍；

關于（1），對那些聲稱達到?“車規(guī)級”的LTE模組、5G模組、WiFi-BLE模組等，我們要區(qū)分一下看它們有沒有通過AEC-Q測試。如果僅僅只是核心芯片有AEC-Q，或聲稱溫度范圍達到了車載應用的最低85度要求，有個IATF16949或PPAP，然后就敢說自己是 “車規(guī)級”的，大家就要擦亮眼睛。

某通信模組的 “車規(guī)級”

關于（3），如果你說全做太花錢了，客戶同意你“可以不做”，那也行；但你拿標準原文去給客戶看看，我就不信哪個客戶會說“不用做”。

下面這個測試流程很清楚地寫明了認證測試怎么做，大家可以細看一下，很有意思。

?AEC-Q104標準測試流程（來源：aecouncil ）

2.2?“新四化”相關技術對元器件車規(guī)標準的推動

除原來就有的三個AEC標準外（Q100，Q101和Q200），我們已經把最新的三個標準都分析了一遍，現在我們再看一下主動及被動安全、電動化、智能化與網聯化對車規(guī)級標準的推動。

前面我們講過，AEC標準是一個鮮活的，一直在進化的標準。

2.2.1?AEC-Q102標準在汽車“新四化”中的應用

隨著技術的發(fā)展，車輛用LED做照明的越來越多，大家買車也要看前大燈是不是LED的，有沒有AFS自動轉向功能，最后要這個配置還得加錢，就是因為照明作為一種主動安全及被動安全（比如日間行車燈DRL daytime running lamps）措施，大家都意識到了它的重要性。

BMW已經量產了激光大燈，從最早的鹵素燈，氙氣大燈，LED大燈，進化到現在的激光大燈，能耗比LED降低了30%，反正就是很亮、很貴，具體有多貴，咱也不知道，咱也不敢問。

?BMW Laserlight技術（來源：BMW）

LED用于屏幕背光，質量的可靠性靠什么來保證？只能靠器件的行業(yè)標準。

?AEC-Q102的應用范圍（來源：Hella）

還有就是現在火熱的激光雷達，其核心就是激光器，前面我們講過了，但有一點大家注意到沒有，激光發(fā)射出去了，反射回來誰來接收？這就要用到光電探測器Photomultipliers(SiPM)了。

?用于激光雷達符合AEC-Q102認證的SiPm（來源：Onsemi）

激光器和探測器都過了AEC-102認證，這個激光雷達才有了車載應用的基礎，用起來質量才有保證，自動駕駛車輛的安全才有保障。

2.2.2?AEC-Q103標準在汽車“新四化”中的應用

前面講過，除了大家熟知的胎壓監(jiān)測應用外，MEMS壓力傳感器廣泛應用于傳動系統(tǒng)和安全系統(tǒng)。乘客安全系統(tǒng)一個典型的安全相關的應用估計一般人不是很了解，比如側面碰撞和行人保護應用。

用于被動安全的壓力傳感器應用（來源：ijert）

還有就是用于電動車鋰電池的壓力檢測，這也是一個安全需求。研究表明，測量電池組內部的壓力能夠很好地提前對電池熱失控進行預警。如果電池漏氣，加上溫度的突然上升，就會增加電池組內部的壓力，從而產生壓力脈沖。MEMS壓力傳感器會持續(xù)地監(jiān)測電池包內部的壓力，并實時發(fā)給BMS。即使在停車狀態(tài)，電池包的任何壓力異常都可以通過MEMS壓力傳感器進行監(jiān)測。?

下面是NXP的一顆專用于電池壓力檢測的傳感器芯片手冊，可以看到還是AEC-100認證。

?用于電池包的壓力傳感器應用（來源：NXP）

還有就是現在很火的，用于自動駕駛的線控制動、線控轉向等應用，都需要用到MEMS壓力傳感器。

用于制動的壓力傳感器應用（來源：ijert）

基于這些和車輛安全相關的應用需求，AEC-Q100已經無法滿足，于是AEC-Q103應運而生。另外，這個標準是2019年才發(fā)布的，目前還是initial release初版狀態(tài)，還沒有版本號，所以現在看的壓力傳感器芯片手冊上面寫的還是依據AEC-100，這也是正常的。

2.2.3?AEC-Q104標準在汽車“新四化”中的應用

目前能看到的直接采用AEC-Q104認證的MCM較少，不過我還是找到了一個，剛好是和自動駕駛技術相關的。

下面這個MCM可以用于802.11p DSRC、C-V2X應用，里面集成了一個5 GHz單刀雙擲收發(fā)開關，一個5 GHz高增益LNA（low-noise amplifier低噪放），一個5 GHz的PA（power amplifier功放）。

?用于DSRC及C-V2X應用的MCM（來源：Skyworks）

2.3?技術的發(fā)展及標準的進化

基于目前汽車行業(yè)的技術發(fā)展趨勢，AEC-Q標準并未包含某些器件及技術應用的認證測試，包括我們前面提到的Power MCM。

還有，目前攝像頭的圖像傳感器（image sensor）和圖像信號處理器(ISP)適用的是AEC-Q100集成電路認證，而攝像頭模組是按照零部件來算的。但從某種意義上講，攝像頭模組也許可以參考AEC-Q104的MCM測試要求，然后攝像頭總成按零部件？這個筆者并沒有找到相關參考資料。

另外就是車載觸摸屏及顯示器，目前也沒有相應的AEC-Q標準，但是據說啟動會議在2017年已經開過了。

車載觸摸屏及顯示器的車規(guī)級標準

其實顯示器和攝像頭很接近，結構上都是玻璃加一部分集成電路，對外接口也都是一樣的FPC連接器，但這目前是不符合AEC-Q104中對MCM范圍及接口部分描述的。

在此順便提一下另外一個標準。為了解決基于人類和計算機視覺的汽車成像系統(tǒng)在圖像質量測量方面存在的相當大的模糊性，IEEE‐SA（IEEE標準協(xié)會）專門成立了IEEE-SA P2020汽車成像標準工作組，并已開始著手開發(fā)新標準，目標是指定用于測量和測試汽車系統(tǒng)中圖像質量的方法和指標（不同于AEC-Q專注于器件級別）。

IEEE-SA P2020于2016年7月召開了初次電話會議，并且每年都會有幾次會議，最近的一次是2022年2月，類似于AEC的周期性會議模式。

?多攝像頭汽車系統(tǒng)架構（來源：IEEE)

HMI和計算機視覺系統(tǒng)是智能座艙、ADAS和自動駕駛功能不可或缺的一部分，而IEEE的這個標準未來將對這些領域的技術應用產生重要的指導作用。

最后，我們引用microcontrollertips 的一段話作為結束：“車規(guī)級”認證是一個不斷進化的、涵蓋了多種器件范圍的標準，AEC組織也在一直不斷地根據現有技術發(fā)展審視現有標準，并不斷地開發(fā)新的標準，以滿足如ADAS、自動駕駛、計算機視覺和激光雷達等新應用的需求。符合AEC-Q認證（AEC-Q qualified）是產品系統(tǒng)設計及硬件選型中的重要因素。”

汽車級標準的進化（來源：microcontrollertips ）

3?.AEC的歷史及基本概念

（興趣不濃厚的讀者，可直接跳過本章內容）

前面我們著重介紹了AEC的最新標準，以及順帶介紹了已有標準，但并沒有直接從AEC的前世今生來介紹，這多少有點不太符合我們一貫的風格。沒關系，接下來我們就開始正式介紹，大家搬好小板凳，泡上茶，我要開課了。

3.1?AEC歷史及簡介

這是AEC官網： aecouncil /，大家一定要看好了，認準了你吃不了虧，認準你上不了當。

AEC的全稱是Automotive Electronics Council Component Technical Committee，汽車電子委員會元器件技術委員會，不過大家一般都簡稱AEC汽車電子委員會，從其后面的“Component”能看出來，AEC是專注于元器件級別的，這個我們前面講過。

AEC成立的目的就是為了器件通用化。最早的時候行業(yè)是這樣的，比如福特要用一家芯片/器件供應商的A芯片/器件，供應商就要按照福特的要求進行測試，通過后福特才會采用；但是如果克萊斯勒也要用，他是不是不認可福特的測試的，供應商就要再按克萊斯勒的要求再測一遍，才能用于克萊斯勒。福特和克萊斯勒提議建立AEC就是為了通用化，大家可以一起用，降低測試成本。

創(chuàng)建AEC的想法發(fā)生在1992年夏天的JEDEC會議上。GM （通用汽車）的德科電子（Delco Electronics）的Servais會見了Chrysler（克萊斯勒）的Jennings，隨后他們倆聊了在電子零件資格認證領域遇到的一些共同困難，隨后提到了“通用資格規(guī)范”的想法，這是改善這種情況的一種可能的方法。

在1993 德科電子的一次會議上，討論了每家公司使用的各種資格認證方法。會議決定，“通用認證規(guī)范”的想法是可行的，此后不久就開始了Q100（集成電路應力測試認證）的工作，主要IC供應商都參與了標準的制定。AEC-Q100的初始版本（最初叫CDF-AEC Q100）在 1994 年 6 月提交給了所有的 IC 供應商，這個文件代表了克萊斯勒，德爾科電子和福特的首選資格證書。

這個文件鼓勵交換資格數據，并指出，如果一個部件符合該文件，則該部件對所有三家公司都具有資格。該文件不涉及定價問題，也不阻止三家公司使用其他資格要求作為特殊條件。

此后AEC又陸續(xù)制定了其他零件類別的認證規(guī)范：如用于分立半導體器件的AEC-Q101和用于被動器件的AEC-Q200。

AEC每年舉辦一次可靠性研討會。在1995年印第安納波利斯的研討會上，拍攝了以下AEC創(chuàng)始人的照片，來，我們膜拜一下大神：

AEC 創(chuàng)始人（從左到右）：Earl Fischer (Ford), Gerald Servais (Delco Electronics - GM)，Jerry Jennings (Chrysler), Robert Knoell (Ford).

3.2?AEC會員

汽車電子委員會（AEC）最初由克萊斯勒，福特和通用汽車成立，最初AEC由質量體系委員會和組件技術委員會兩個委員會組成，現在的委員是由一些企業(yè)的固定會員（Sustaining Members）及其他技術會員（Technical members）、準會員（Associate ?members）及特邀會員（Guest ?members）的代表組成。

固定會員主要來自Tier 1供應商及器件制造商，包括：Aptiv安波福、Bosch博世, Bose博士、Continental大陸、Cummins康明斯、Denso電裝、Gentex、Harman哈曼、Hella海拉、John Deere、Kostal科世達、Lear李爾、Magna麥格納、Sirius XM,、Valeo法雷奧、Veoneer、Visteon偉世通、ZF采埃孚。

怎么樣，業(yè)內小伙伴們對這些公司是不是都很熟？他們如今在汽車行業(yè)依然是大名鼎鼎，如雷貫耳。

在AEC官網上這些公司（包括Tier 1與Tier 2）的名字及商標都有展示，不過是一個列表，我給整理成了一張圖片，方便大家查看。大家看下有沒有自己公司，看到了也可以心里小小的傲嬌一下不是。

?AEC成員公司（來源：aecouncil ）

有一點大家發(fā)現沒有，就是這里面幾乎沒有國內公司，收購而來的Nexperia和ISSI勉強算兩個。所以國內的Tier 1及國產汽車電子器件/芯片供應商還需要繼續(xù)努力。

3.3?AEC-Q標準是免費的

官網有段話挺有意思的：AEC組件技術委員會是為可靠、高質量的電子元器件建立標準的標準化機構。符合這些規(guī)范的組件適用于惡劣的汽車環(huán)境，無需額外的元器件級認證測試。本網站提供AEC組件技術委員會制定的技術文件。這些文檔可以直接下載。

AEC官網聲明（來源：aecouncil ）

行業(yè)小伙伴們發(fā)現什么問題沒有？AECQ標準竟然是免費的，還是可以直接下載來使用的，驚不驚喜，意不意外？AEC是不是很良心？是不是打破了我們的認知？

可能會有小伙伴們說，我就從來沒買過標準?。磕俏抑荒芎呛橇恕侀_盜版的標準不談，很少有標準是免費的，包括大家常見的ISO、SAE等國際標準，GB國標也是要購買的，就是要便宜的多。筆者曾經購買過一個SAE標準，花了700多。大家在公司用的標準，其實是公司買的，都不是免費得來的。

制定標準需要組織，需要人，就一定需要資金。雖然這些組織基本都是非營利性組織，但組織運轉也是需要資金支持的。另外，工業(yè)標準本身就是市場的產物，本身就是商品，制定標準的成本實際上就是分攤給那些從標準中獲益的機構。比如DIN（德國工業(yè)標準）的60％的工作是通過標準的收費來支撐的。

我們來看一下這個SAEJ3018和自動駕駛道路測試相關的標準，價格是87美金。

?SAEJ3018標準價格（來源：SAE）

另外有個問題小伙伴們不知道注意到了沒有，JEDEC，IEEE，ISO，SAE網站都是.org，而AEC是 ，具體的差別我也說不清楚,反正小伙伴們記住AEC-Q標準可以免費從官網上下載就可以了,另外就是,記住官網地址:? aecouncil /。

3.4?AEC 年度研討會Annual Workshops

前面講AEC歷史時提過，AEC組織每年都有固定的可靠性研討會，2019年因為還沒有疫情，研討會是正常舉辦了的。

關于2019年的會議，官網信息如下：2019歐洲AEC年度可靠性研討會，暨第二屆歐洲汽車電子可靠性研討會于10月15日至16日在德國慕尼黑喜來登酒店舉行，參加會議的有：汽車電子Tier 1用戶,Tier 2供應商以及歐洲OEM公司的與會代表。會議討論了影響汽車電子元件的18個各種主題的報告。歐洲研討會的會議形式與美國類似，包括了7個開放論壇小組討論，各種AEC文件的討論，以及對未來AEC-Q規(guī)范的開發(fā)和改進的建議。

原定于2020年舉行的年度會議，因疫情改期到了2021年春，結果最后還是取消了。

?2021年研討會因疫情取消（來源：aecouncil ）

2022年的AEC可靠性研討會的計劃目前還沒有定下來。關于2022年研討會活動的更多細節(jié)，包括演講議題和主要研討會日期，屆時會在AEC官網公布。

我放幾個AEC研討會的議題小伙伴們感受下：

一個人體靜電放電的調查電熱導致的寄生柵極泄漏邦線工藝的評估和改進CMOS器件不同ESD模型失效特征的比較制定一個IC因瞬態(tài)傳導干擾導致閂鎖的標準

另外，除了年度的可靠性研討會外，還有定期的技術委員會會議（Technical Committee Meetings），比如每周、每月及年度。另外，年度的技術委員會會議是和年度可靠性研討會同時間舉行的。

3.5?AEC章程

AEC章程全文很長，有十幾頁，我挑了一些重點給大家講講。

3.5.1?AEC委員會與IATF16949

AEC最早成立時有兩個委員會，質量體系委員會Quality ?Systems ?Committee和器件技術委員會Component Technical ?Committee，前者現在已經沒有了，所有的關于質量體系規(guī)范根據IATF16949進行就可以了，也就是說，IATF16949標準繼承了這個委員會功能。

所以我們可以看到，現在只要是做汽車電子的，不管是器件供應商，還是Tier 1，IATF16949認證是個基礎。給大家看下TI在成都工廠的IATF16949證書，大家感受一下：

TI成都的IATF 16949證書（來源：Ti）

這里順便再講一下汽車行業(yè)的另外一個標準，做質量或采購的小伙伴們可能都聽過，就是QS9000。QS9000基于ISO 9000體系（包括9000/1/2/4等標準），由克萊斯勒、福特和通用汽車公司于1994 年共同開發(fā)，于2006 年12 月15 日被國際汽車工作組IATF所制定與推行的ISO/TS16949 汽車行業(yè)驗證標準所取代，現在已經更名為IATF16949，有些人還是習慣叫TS16949，那就說明是入行較早的了。

IATF16949標準可以認為就是用于汽車行業(yè)的ISO 9000標準。IATF16949證書的有效期都是三年，而且證書有效期內的每一年都是需要年審的，如果年審沒過，或者沒去做，證書就會被撤銷，一旦被撤銷，企業(yè)就必須重新進行認證了。

現在幾乎所有的OEM都強制規(guī)定其供貨商的質量管理系統(tǒng)必需符合16949 標準，并要求擴展至2-3 級供貨商。

3.5.2?會員分類及會員準則

會員分類之前我們大概提了一下,現在詳細地講一下。

AEC會員由以下四類代表組成：

1. 固定會員（Sustaining Members）：代表終端用戶(end-user)的公司，如給OEM提供電子零部件或系統(tǒng)的Tier 1。固定會員是負責AEC組織的運轉的，最初的會員來自Chrysler,德科電子,和Ford。任何的Tier 1都是可以請求成為固定會員的，固定會員們需要一起分擔每年舉行的研討會的全部費用，積極參與每次的年度會議，并按章程承擔相應職責。當然，固定會員是享有一些特權的。

2. 技術會員（Technical members）：代表汽車市場（automotive-market）的公司，比如使用了電子元器件，或電子元器件的制造商等Tier 2。技術會員也是以申請的方式加入的，并分擔支付每年舉行的研討會的費用，并享有完整的投票權。

3. 準會員（Associate members）：代表一些公司或組織，為汽車電子行業(yè)提供技術支持或服務的tier 3、分包商、大學等。準會員也是以申請的方式加入的，但只需要支付一半的分擔費用，不過投票權是受限的。

4. 特邀會員（Guest members）：代表非汽車行業(yè)的電子市場公司或組織。特邀會員是可以免費參會的（但是鼓勵能出錢時可以盡量出一些），當然了，投票權是沒有的。

AEC組織有一個會員準則，就是技術委員會成員只允許討論與質量和可靠性標準化相關的東西，其他的諸如詳細的質保信息、價格、供應、需求預期、參數設計等都是不允許討論的。還有就是會員之間不能交換任何競爭性敏感信息，包括未來的價格、個人意向、未來動向、未來銷售額、市場份額、利潤、地域或客戶信息等。

另外還由一點AEC特別強調的就是：AEC會員不得從事任何與汽車電子元器件生產商相關的任何交易或其它與商務相關的活動。

3.5.3?申請入會

會員申請表我截了個圖，感興趣的小伙伴們可以看一下：

AEC會員申請表（來源：aecouncil ）

通過申請后會收到錄取通知書（acceptance letter），我截了個圖，公司名稱我隱去了，大家看下內容就可以了。

AEC會員錄取通知（來源：左成鋼）

加入AEC后，你公司的Logo就會被放到AEC官網上，按照公司名稱進行排序（不是按加入的先后順序），很公平。Logo按Tier 1和Tier 2進行了分組，每組再按名稱從A-Z進行排序。

3.5.4?OEM的角色

OEM公司在AEC標準化中也扮演著重要的角色，但是為了組織的簡化和高效，OEM負責提供一些信息輸入就可以了，比如對未來技術的應用視角及額外的特殊需求等。

OEM參與者的代表是作為顧問，在新的文檔將要發(fā)布時，對文檔進行審查，提出推薦的改進建議，但沒有最終表決權。另外就是AEC強烈建議這些OEM代表具有半導體背景。

OEM能參會嗎？只有兩種為加強AEC與OEM之間聯系的會議，OEM可以參加：

1. 基于特定要求，比如OEM發(fā)現一個緊急或關鍵的文檔問題，需要AEC技術委員會馬上處理的；

2. 如有需要，定期(如每季度、每半年)舉行的交流會議，讓OEM了解當前AEC的活動，同時讓AEC了解OEM的問題或計劃。

3.5.5 AEC有會員費嗎？

講到這里，小伙伴們可能就要問了，加入AEC有會員費嗎？答案是：可以說有，也可以說沒有。

關于費用，我們在會員分類里大概提了一下，現在再詳細講一下。AEC會員名義上來講是不要繳納會員費的，但是除特邀會員外，其他會員是需要均攤年度可靠性研討會費用的，這個費用可以看作是參會費，或者你當成會員費也行。

費用怎么算？

1. 固定會員和技術會員，均攤費用，比例是1；

2. 準會員，均攤費用，比例是0.5；

3. 特邀會員，可以免費參會，但是鼓勵能出錢時可以盡量出一些，不強求。

4. 除特邀會員外，無論參不參會，都需要繳費。

3.6?AEC相關標準及文件

3.6.1?標準文件命名規(guī)范

AEC標準的文件命名有以下規(guī)范:1.?Q1xx，是關于半導體器件的,比如Q100是集成芯片,Q101是分立半導體;2. Q2xx，是關于非半導體器件的,比如Q200是被動器件；3. Q00x，如Q001，Q002等，是應用于汽車電子器件范圍內的關于方法、出版物、指導原則。

上面的1和2都是AEC的標準（Standards），而3則有以下三種：

（1）.AEC技術委員會出版物（Publications），提供那些不適合以標準形式發(fā)布的，在AEC范圍內的，關于產品、規(guī)范或服務的通用工程信息。

（2）.AEC技術委員會說明書（Specifications），用于清晰并準確地定義那些用于汽車電子應用的，關于購買和使用電子器件的重要技術需求。

（3）.AEC技術委員會指導原則（Guidelines），這個文件主要提供關于制造和測試的可行方法。

3.6.2?AEC相關標準

講了這么多，小伙伴們應該已經對AEC標準有了個大概的了解，這個小節(jié)我再系統(tǒng)地梳理一下，幫助大家把思路理順。 目前標準部分共有6個，我整理成了表格，如下：

?AEC標準匯總（整理：左成鋼）

詳細的文檔及內容部分我們隨后再講。

3.6.3?AEC相關文件

除標準外，還有AEC-Q001至006共6個文件，包括指南和出版物，用于配合標準使用，感興趣的小伙伴們也可以去下載了看一下，現整理如下：

?AEC文件匯總（整理：左成鋼）

4?AEC-Q標準解讀

最新的幾個AEC標準，從Q102、103到104，前面都已經解讀過了，本章重點而解讀一下最早的3個標準。就是AEC-Q100,101和200.

4.1?AEC-Q100標準

前面也講過了，Q100是最早的一個標準，初版是1994 年 6 月提交給了所有的 IC 供應商，現在的Rev H版本是2014.09.11發(fā)布的，至今沒有再更新了。

我們先來看一下標準的全稱: Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits，基于集成電路應力測試認證的失效機理，名字有點長，所以一般就叫“集成電路的應力測試標準”。

集成電路應該算是用得最多的，大家也最關注的，所以我們就把Q100講得詳細一點。

Q100除主標準(base document)外，還有12個分標準，從001到012，分別如下：

AEC-Q100 Rev-H: Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits(base document)，主標準。AEC-Q100-001 Rev-C: Wire Bond Shear Test，邦線切應力測試。AEC-Q100-002 Rev-E: Human Body Model (HBM) Electrostatic Discharge Test人體模式靜電放電測試。AEC-Q100-003 Rev-E: Machine Model (MM) Electrostatic Discharge Test，[Decommissioned]?機械模式靜電放電測試，已廢止，因為JEDEC里面也給淘汰了。AEC-Q100-004 Rev-D: IC Latch-Up Test集成電路閂鎖效應測試。AEC-Q100-005 Rev-D1: Non-Volatile Memory Program/Erase Endurance, Data Retention, and Operational Life Test 非易失性存儲程序/擦除耐久性、數據保持及工作壽命的測試。AEC-Q100-006 Rev-D: Electro-Thermally Induced Parasitic Gate Leakage Test (GL) [Decommissioned]?熱電效應引起的寄生門極漏電流測試，已廢止，因為認證測試不需要了（lack of need）。AEC-Q100-007 Rev-B: Fault Simulation and Test Grading，故障仿真和測試等級。AEC-Q100-008 Rev-A: Early Life Failure Rate (ELFR)?早期壽命失效率。AEC-Q100-009 Rev-B: Electrical Distribution Assessment電分配的評估。AEC-Q100-010 Rev-A: Solder Ball Shear Test錫球剪切測試。AEC-Q100-011 Rev-D: Charged Device Model (CDM) Electrostatic Discharge Test帶電器件模式的靜電放電測試。AEC - Q100-012 - Rev-: Short Circuit Reliability Characterization of Smart Power Devices for 12V Systems 12V 系統(tǒng)靈敏功率設備的短路可靠性描述。

13個文檔中，2個已經是廢止狀態(tài)，012適用于我們之前電氣架構里面講過的HSD和LSD等智能芯片。

舉個例子，從下面這個英飛凌的HSD芯片手冊里面我們就能看到，ESD測試依據了AEC-Q100-002和011，短路測試用到了012。

?某顆HSD芯片手冊（來源：英飛凌）

整個標準文件太多，文章里不可能很詳細的解讀，我就挑些大家可能感興趣的點講一下，有需要的小伙伴可以留言，我隨后再詳細解讀。

4.1.1?溫度范圍

做過汽車電子設計的小伙伴們應該都了解，溫度在汽車電子設計中非常關鍵，所以選芯片時，溫度范圍這個參數就非常關鍵。

AEC-Q100從REV G升級到H版后，刪掉了Grade 4，也就是不能用于車載應用的0度～+70度溫度范圍。

?AEC-Q100溫度范圍（來源：aecouncil ）

來看一個TI的芯片手冊，這里面在最開始的部分就注明了通過了AEC-Q100認證，溫度等級是Grade 1。

?TPS54560-Q1芯片手冊（來源：Ti）

4.1.2?器件認證測試

AEC-Q100的測試項目非常多，一共分成了7個測試組群，我們大概了解一下就可以了。

測試群組A：環(huán)境壓力**測試，如室溫、高溫，濕度，溫濕度循環(huán)等；測試群組B：使用壽命模擬測試，室溫、高低溫壽命測試；測試群組C：封裝組裝整合測試 ，主要是邦線相關的測試；測試群組D：芯片晶圓可靠度測試，如電遷移，熱載流子等；測試群組E：電氣特性確認測試；如ESD，EMC，短路閂鎖等；測試群組F：瑕疵篩選監(jiān)控測試，過程平均測試及良率分析；測試群組G：封裝凹陷整合測試，包括機械沖擊、震動、跌落等測試。

我把標準里面的整個測試流程貼出來了，大家可以感受一下這個復雜度，體會一下這個認證的難度。整個認證的測試項目涵蓋了溫度、濕度、機械沖擊、振動、EMC，ESD，電遷移、應力遷移、熱載流子注入、閂鎖效應、芯片剪切等方面的試驗，涉及的芯片階段從設計（變更、晶圓尺寸）、晶圓制造（光刻、離子注入、制造場所轉移），到封裝（引線材質、芯片清潔、塑封、制造場所轉移）等。

?AEC-Q100認證測試流程（來源：aecouncil ）

總結起來就是，芯片認證不單是芯片制造商Tier 2的事，還涉及到了晶圓供應商和封測廠，測試是大家一起配合完成的。比如臺積電承包了全球 70%的車規(guī)級MCU 產量，沒有臺積電配合，你的MCU車規(guī)級認證就沒法做。

我再放幾個詳細的測試要求大家感受一下AEC-Q100測試的嚴苛程度：

?AEC-Q100測試要求（來源：aecouncil ）

溫度循環(huán)和高溫工作都是3個批次，每批77個樣品，ELF早期壽命失效率需要3*800就是2400個樣品，做完試驗都要求0失效。

?AEC-Q100溫度循環(huán)TC測試要求（來源：aecouncil ）

再看下具體的要求，比如Grade 0溫度循環(huán)是在-55度～+150度進行2000個循環(huán)，所有等級（Grade0～3）的高溫工作要求都是1000個小時，也就是42天，大家感受一下，光溫度箱的電費都不少錢。 總結一下AEC-Q100測試：

測試分成了7個測試組群；循環(huán)類多數都是1000個循環(huán)；耐久類多數都是1000小時；共計45種各類試驗項目；

AEC-Q100認證測試所需要的時間要看具體測試項目，新器件項目多,時間就很長。當然也不一定，如果有通用數據，測試就可以簡化，不能一概而論。整個測試周期幾個月或一年都是可能的，相應費用也就不同，這個和測試項目及時間有關，當然也和測試機構有關，自己測肯定便宜，第三方就貴一些。

4.1.3?器件變更測試

上面說的測試是針對新器件的認證測試，如果器件發(fā)生了變更，那么就需要重新進行認證測試。

這部分內容AEC-Q100規(guī)定得特別詳細，我重點給大家解讀一下：

有變化就需要重新進行認證，不管是產品的變化還是制造流程的變化；供應商的變更需要滿足客戶使用需求；即使最微小的變更，也需要根據標準規(guī)定進行相應的認證測試；如果測試失敗，必須找到根本原因（root cause），并在執(zhí)行了相應的糾正和預防措施的情況下，器件才可以被認為具備了再次進行AEC-Q認證的條件。

?AEC-Q100對器件變更的測試要求（來源：aecouncil ）

汽車行業(yè)內的小伙伴們一定對變更，業(yè)內稱之為SCR（Supplier Change Request），有著刻骨銘心的理解。不管是OEM，還是Tier 1，不管是研發(fā)、測試，還是質量和采購，都很熟悉變更。筆者也認為，應該沒有哪個行業(yè)像汽車行業(yè)這樣如此重視變更的，在外企的小伙伴們應該對上面截圖中的Fit，Form，Function有著無比深刻的理解。

總體來講就是，不管因為什么，只要你變了，不管是產品，還是流程，任何潛在的有可能影響到產品物理特性、應用、功能、質量或可靠性的變更，都必須重新進行認證測試。

AEC-Q100中專門為器件變更的測試項目給出了指導原則：

?AEC-Q100對器件變更的測試項指導原則（來源：aecouncil ）

上面是測試項目，此外AEC還給大家準備了一個極其復雜的多維表格Table 3，規(guī)定了哪些變更需要做哪些測試，詳細看過標準的小伙伴們一定會對這個Table 3念念不忘的。

?AEC-Q100對器件變更的測試項指導原則（來源：aecouncil ）

我們以最后一項，FAB Site Transfer來舉例，看下如果芯片的晶圓工廠換了個地方，重新認證要做哪些測試：

16項必做測試，包括溫濕度，溫度循環(huán)，邦線相關、電遷移、ESD等；4項選做測試，比如H就是針對密封性。

注意，此處針對的是是晶圓工廠換地方的情況。如果封裝工廠換地方了，同樣需要再次做認證測試，但是認證的項目會少一些。

4.1.3.1?器件變更

因為車規(guī)級芯片的供貨周期動輒10到15年，或者更長，Tier 2要保證持續(xù)的供貨，這期間免不了產生變更，這個做過具體產品設計的小伙伴們應該很清楚，我們舉個例子大家感受一下。

我先解釋幾個業(yè)內的專業(yè)名詞，大家記住了，后面要考的。

PCN：Product/Process Change Notification，產品/工藝變更通知PCR：Product/Process Change Request，產品/工藝變更請求SCR：Supplier Change Request，供應商變更請求

下面是英飛凌的一顆器件的PCN，可以看到他同時變了三個地方，包括封裝工廠換地方，執(zhí)行無鹵和邦線金轉銅，這樣英飛凌也可以一次到位，免得進行三次認證測試，畢竟大家都想省錢省事嘛。

?PCN舉例(來源:英飛凌)

4.1.3.2??器件變更流程

筆者經驗大概畫了一個變更流程圖，不一定非常準確,小伙伴們湊合著看下。業(yè)內的估計都很熟悉了,不熟悉的大概明白其中的意思就可以了?；谶@個然后再討論其影響，大家比較容易理解。

車規(guī)級器件變更流程舉例(來源:左成鋼)

流程圖直接看起來可能比較累，我給各位按時間順序解讀一下：

1. 芯片供應商Tier 2提出PCR（這個不一定，可能Tier 1收到時就是PCN了，具體看情況）；

2. Tier 2重新進行AECQ認證測試，變更器件型號，給Tier 1發(fā)PCN；

3. Tier 2給出變更時間表及最后購買期限（業(yè)內稱Last time buy）；

4. Tier 1開始走變更流程，評估此變更帶來的影響，從項目、技術、流程、采購、到最后給OEM的交付等層面，這個我們掰開了講，信息比較多：

(1)?項目層面：因為對大的Tier 1來講，器件都是多項目共用的，一個器件變更就會涉及到非常多的項目和產品，這時負責此類器件的team就會發(fā)布一個變更通知，讓全球各個用到這個器件的team把產品信息匯總過來，然后再評估，最后給出結果，無非就是變和不變。①不變，那就通知Tier 2這個變更影響太大，不能變。不過這個一般不太好弄，胳膊擰不過大腿，Tier 2不會專門給你維持一個型號，除非你們關系很好，量很大，或者這個型號是給你定制的。②變，那就得先評估技術風險，這時候一般分3種情況。一是無影響，直接變，當然這種情況很少；二是有較小的影響，做幾個試驗驗證一下就可以了；三是影響很大，比如MCU或某個關鍵器件的變更，不僅影響硬件，還影響軟件和工具鏈，那就麻煩大了。最好的情況是只有一個產品用到了這個器件，這家OEM的車型也馬上停產了，量也不大，Tier 1就直接Last time buy完事。當然一般沒有這么簡單。

(2)?技術層面：也可以分三種情況，我們先講簡單的。①不需要驗證，這種一般是global其他類似產品已經驗證了，產品也切換過了，比如有個項目直接就用了新的型號，已經量產了，你的應用和人家一樣，那就可以直接切換了，當然前提是OEM也同意，畢竟免去試驗是給你省錢的。②簡單驗證即可，不需車輛層級的驗證；③需要僅次于DV級別的驗證，并且需要OEM配合進行車輛層級的驗證，這里面也分兩種，一種就是驗證下功能就行了，另一種是還需要性能驗證，比如需要車輛跑個幾萬公里的路試，那就比較麻煩了。

(3)?流程層面：技術走變更流程，①利用Tier 1給的免費樣品，讓工廠做一些新型號產品，供測試部門及OEM測試之用；②變更文檔，包括BOM、原理圖紙、裝配圖紙、軟件等；③測試部門進行新產品測試，測試通過后出具測試報告；④走變更流程，系統(tǒng)上傳所有文檔；⑤變更通過后，PM協(xié)調工廠及OEM切換產品型號供貨。

(4)?采購層面：根據last time buy時間協(xié)調研發(fā)、生產、項目及OEM，下好采購訂單，保證老型號有足夠的庫存保障一段時間生產，等新型號按時到貨，順利切換。一定不能出現青黃不接，那可就慘了。

(5) OEM交付：生產根據器件庫存、產品庫存及研發(fā)給出的變更時間表，合理安排生產，保障新舊型號順利切換。當然，切新型號需要涉及到生產一系列的文檔更新，如來料檢測、作業(yè)指導書、產品下線測試（EOL）等，工作量也很大，這些都是流程性的，16949和PPAP里都有，在此不再贅述。

5. OEM這邊，上面大概也提了，OEM收到PCR，對OEM來講就是SCR，他也要評估，如果需要測試，他就要安排車輛供Tier 1測試，這些都是要收錢的，因為是Tier 1提出的變更。測試沒問題，就會同意此次變更，按時間點切換新型號零部件供貨，當然OEM也是有一堆流程要走，一堆文檔要做的。OEM的小伙伴都很清楚，這個不再贅述。

4.1.3.3??器件變更舉例

我給大家看幾個真實的變更文件，大家感受一下，有個直觀的印象。

先看一下器件層面的，除了器件本身的PN（Part number）需要變更外，器件上的絲印、包裝的標簽等都需要變更。下面的例子不是芯片，而是分立半導體器件，屬于AEC-Q101范圍，這里就是舉個例子，道理是一樣的。

?PCN舉例(來源:英飛凌)

芯片供應商同時會給出時間表，告訴你什么時候能做好AEC認證，免費樣品什么時候能提供給你，新器件什么時候能開始供貨，老器件下訂單的最后期限及最后交付時間等。

?PCN時間表舉例(來源:英飛凌)

然后到Tier 1這邊，需要變更的文件其實有一大堆，我就放個BOM大家感受一下。從下面這個變更記錄能看出來，這個產品12 年量產，量產前應該就變了一次了，所以量產版本已經是B了，然后當年又變了一次，升版到C，第二年變了兩次，直接升到E，第三年接著變更。

你感受一下，工程師每天都在忙什么？就這還是一次變更湊了好多個器件。

?BOM變更（來源：左成鋼）

然后，OEM這邊會收到Tier 1發(fā)來的PCR，說明變更涉及到的產品，變更的原因，因變更做了哪些試驗。OEM轉換成己方的SCR，批準后就變成PCN就可以執(zhí)行下去了。

?變更申請單（來源：左成鋼）

4.1.3.4??器件變更的影響

那么變更會有什么影響呢，上面已經講得很清楚了，總結起來就是：廢人、費時、費事、費錢。

你說在Tier 1和OEM的小伙們整天都在忙什么呢？你以為他們是整天在搞技術，搞設計嗎？不是，大家都在忙于項目維護、產品變更、文檔變更、圖紙變更、溝通協(xié)調。汽車行業(yè)呆久了，大家對變更就習以為常了。

上面講的英飛凌的那個PCN，一起湊了3個變更。其實那只是一個器件，實際上英飛凌同時變更了一批器件，這樣可以文檔一起變、試驗一起做、英飛凌的工程師也省事了。換做Tier 1也一樣，手頭一堆的項目，我見過一個人同時手上有近10個量產項目，還同時負責著一個研發(fā)項目，手頭的PCN一大堆。對應到一個具體的產品，我見到同時變更十幾個器件的。所以Tier 1工程師收到了PCN一般是不著急的，先攢著，攢到差不多了，手頭所有項目一起變更了，文檔一起做，試驗一起做，不光省事，還不容易出錯。

對應到OEM也差不多，找測試車也挺麻煩的，需要找新車，還涉及到多個車型配置。一般當時都是不好一次性找齊的，因為不可能一起下線嘛，得等著生產計劃，車湊齊了通知Tier 1過來測試。所以也是最好有幾家Tier 1一起變更幾個零部件，他們就一起測了，省事。

其實對于不管是Tier 1還是OEM，這種變更都是很麻煩，很辛苦的，特別是實車測試，協(xié)調找車，非常麻煩。另外就是環(huán)境惡劣，因為測試一般都在室外，一到夏天車里能熱死，冬天冷得手指頭都捏不住電線，要多慘有多慘。想體驗夏天吐魯番熱情的沙漠和冬天黑河浪漫的冰天雪地的小伙伴們，你可以入坑汽車行業(yè)了。

最后再提一下，一般車規(guī)級器件和汽車零部件的生命周期都是比單個車型要長得多的。一個車型一般賣不了幾年就改款了，或者直接停產了，但是車本身的生命周期都是10年以上的，壞了怎么辦？這就要求器件和零部件還需要繼續(xù)維持一段時間的生產，以保證售后市場。

當然了，元器件一般都是共用的，問題不大，OEM這邊零部件一般也都是很多車型共用的，包括電子零部件，問題也不大。但還是會出現某個車型專用某個零部件的情況，那就得看這個車型的市場存量，OEM想辦法來保證售后市場了。所以從這種角度來看，小伙伴們買車時，一定不要買不靠譜車廠的車或存量很少的車型，這是有道理的，否則過幾年等你修車的時候估計就要哭了，不是沒配件，就是配件貴得沒必要修了。

4.2?AEC-Q101標準

Q101標準是用于分立半導體器件的，標準全稱：Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors，基于分立半導體應力測試認證的失效機理，名字有點長，所以一般就叫“分立半導體的應力測試標準”?，F在的Rev E版本是2021.03.01剛發(fā)布的最新版。

Q101除主標準外，還有6個標準，從001到006，分別如下：

AEC-Q101-001 Rev-A: HBM ESD，人體模型靜電測試。AEC-Q101-002 Rev-A: MM ESD，機械模式靜電測試，和Q100一樣，已廢止。AEC-Q101-003 Rev-A: 邦線切應力測試。AEC-Q101-004 Rev-:多種測試。AEC-Q101-005 Rev-: 帶電器件模式的靜電測試。AEC-Q101-006 Rev-: 12V系統(tǒng)靈敏功率設備的短路可靠性描述。

6個文檔中，1個已經是廢止狀態(tài)，006適用于我們之前電氣架構里面講過的一些不在Q100范圍內的HSD或LSD智能器件。

4.2.1?標準范圍

集成電路大家聽得比較多，也容易理解，但是分立半導體器件估計非業(yè)內人士都是第一次聽到，我就大概解釋下哪些算是分立半導體器件。先放張標準原圖，大家感受一下：

?AEC-Q101分立半導體器件（來源：aecouncil ）

AEC-Q101按Wafer Fab晶圓制造技術，分為以下幾種，主要是MOS、IGBT、二極管、三極管、穩(wěn)壓管、TVS、可控硅等。

?AEC-Q101分立半導體器件（來源：aecouncil ）

關于器件范圍，在AEC-Q102標準解讀中我們提專門講了，AEC-Q101在版本從D更新到E后，光電半導體全部轉到了新的AEC-Q102標準中去。所以如果有小伙伴們發(fā)現有的光電器件手冊依據的標準是AEC-Q101，那就去看下這個器件手冊的時間就能發(fā)現是否存在問題了。

4.2.2?溫度范圍

關于溫度范圍這塊兒，比起Q100針對芯片區(qū)分了4檔溫度范圍、最高才150度，Q101標準簡單粗暴，規(guī)定最低溫度范圍就是-40度～+125度，你可以高，但不能低。

?AEC-Q101分立半導體器件溫度范圍（來源：aecouncil ）

不過沒關系，分立半導體就這點好，很耐高溫，一般器件手冊都是給到了-55度～+175度，比Q101給的范圍寬得多。

?某二極管溫度范圍（來源：onsemi）

4.2.3?測試項目及變更

AEC-Q101的測試項目也不少，不過比起Q100要少不少。測試一共分成了5個測試組群，比Q100少了2個，測試項目共計37種，比Q100的45種也少了不少，具體測試組群和流程圖不再放了，大家感興趣的話可以自己去看。

關于變更，和Q100一樣，AEC-Q101中也專門為器件變更的測試項目給出了指導原則，還是依據那個復雜的多維度表格Table 3，其中詳細規(guī)定了哪些變更需要做哪些測試，感興趣的小伙伴們可以去看看，看完我保證你一定會對Table 3念念不忘的。

變更的影響這一塊兒在Q100那一章講的很詳細了，在此不再贅述。

4.3?AEC-Q200標準

Q200標準是用于被動器件的，標準全稱：Stress Test Qualification For Passive Components，被動器件應力測試認證，這個名字比Q100和101短多了?，F在的Rev D版本是2010年的，距今已經十幾年了。

Q200除主標準外，還有7個標準，從001到007，分別如下：

AEC-Q200-001 Rev-B: 阻燃性能測試AEC-Q200-002 Rev-B: HBM ESD，人體模型靜電測試AEC-Q200-003 Rev-B: 斷裂強度測試AEC-Q200-004 Rev-A:?可恢復保險絲測試。AEC-Q200-005 Rev-A: 板彎曲/端子邦線應力測試。AEC-Q200-006 Rev-A:?端子應力（SMD貼片元件）/切應力測試。AEC-Q200-007 Rev-A:?浪涌電壓測試。

4.3.1?標準范圍

非業(yè)內人士，估計第一次聽到被動器件這個詞，我就大概解釋下，哪些算是被動器件。先放張標準原圖，大家感受一下：

AEC-Q200被動器件（來源：aecouncil ）

AEC-Q200涵蓋的范圍包括：電阻、電容、電感、變壓器、壓敏電阻、熱敏電阻、聚合物可恢復保險絲、晶體等，這些基本上大家都很熟悉。

?AEC-Q200被動器件范圍（來源：aecouncil ）

4.3.2?溫度范圍

關于溫度范圍這塊兒，因為Q200中包含了電容等對溫度很敏感的器件，區(qū)分了5檔溫度范圍，最高到150度。你過了哪一檔，可以向下覆蓋，比如你過了Grade 1，你可以聲稱滿足Grade 2，但是不能向上。

?AEC-Q200分立半導體器件溫度范圍（來源：aecouncil ）

我這里放一個MLCC電容手冊里面的參數，大家感受一下：

MLCC電容溫度范圍（來源：TaiyoYuden）

不同溫度等級的電容，材質和工藝都是不同的，價格當然也不一樣，應用也不一樣，所以按溫度進行分級是必要的。這個從標準里也能看出來，Grade 0是哪兒都能用，Grade 1可以用于發(fā)動機艙多數應用，Grade2和3用于乘客艙，而4級就不能用于車載應用了。

4.3.3?測試項目及變更

AEC-Q200的測試項目也不少，按種類分為36種。因為不同種類的器件特性、制程及應用等差異較大，Q200就按照種類分別列了測試項目及測試要求，包括變更要求，當然有些變更要求是單獨的，有些是一大類共用的。我做了個表格，小伙伴們大概看一下，有個概念：

分類應力測試項變更流程鉭電容和鈮電容23單獨陶瓷電容COG23陶瓷電容陶瓷電容X7R和X5R SMD23陶瓷電容鋁電解電容27單獨薄膜電容22單獨電感和變壓器22感性器件排阻、排容類 (R-C/C/R)29排類及電阻電阻大類24排類及電阻碳膜引線固定阻值電阻21排類及電阻金屬膜引線固定阻值電阻22排類及電阻金屬氧化物引線固定阻值電阻21排類及電阻繞線引線固定阻值電阻21排類及電阻SMD貼片電阻23排類及電阻熱敏電阻22單獨可調阻容25單獨壓敏電阻30單獨石英晶體22單獨陶瓷振蕩器22單獨鐵氧體EMI濾波器31單獨聚合物可恢復保險絲36單獨

AEC-Q200測試項目（整理：左成鋼）

比起Q100和Q101，Q200就沒有具體的測試組群和流程圖，只有測試項目，由于分類較多，這里不再贅述，大家感興趣的自己去看一下標準。

關于變更，和Q100及Q101一樣，AEC-Q200中也專門為器件變更的測試項目給出了指導原則，根據器件類別，變更指導的表格也各不相同，大部分的表格都比較簡單，畢竟被動器件本身就比較簡單。

變更的影響這一塊兒在Q100那一章講得很詳細了，在此不再贅述。

到此為止，我們就把所有的AEC標準都解讀完了，接下來的一章我們將回答一些大家比較關心的問題，比如：為什么需要AEC標準？車規(guī)級器件和普通器件的差異？車規(guī)級器件的國產化門檻，車規(guī)級認證測試問題，車規(guī)級器件價格、交期、壽命、可靠性等方面。

5??“車規(guī)級”意味著什么?

為什么需要 “車規(guī)級”？“車規(guī)級”到底意味著什么？

5.1?“車規(guī)級”標準的初衷

這個我們在AEC歷史那部分講過，建立AEC的初衷就是為了解決電子零件資格認證問題，如果能夠建立通用認證規(guī)范，每家電子元器件公司就可以使用通用資格認證來替換原來每家公司使用的各種不同的資格認證方法，就這樣，AEC認證測試標準就產生了。

通用的資格證書推動了汽車用電子器件的通用化，比如一個器件具備了符合該資格證書，則該器件對所有三家公司（克萊斯勒，德爾科電子和福特）都具有資格。

我們現在看這個事情似乎稀松平常，但放在當時，以及更長的時間維度來看，這個通用的資格認可意義極其重大，不亞于藥品界的FDA認證，就像FDA批準了一顆藥物，就可以全球使用了一樣，因為大家都認可FDA。

放到汽車行業(yè)，大家都認可16949和AEC，AEC標準極大地促進了汽車電子器件的資格通用化，降低了零部件公司及OEM的器件選擇、使用及變更成本，極大地提高了電子零部件及車輛的可靠性，提高了電子器件的通用化水平，功在當代、利在千秋。而隨著車輛技術的發(fā)展及新需求的產生，也將會有越來越多的電子器件/部件加入AEC的覆蓋范圍，進而推動整個汽車行業(yè)的發(fā)展。

5.2?業(yè)內人士看“車規(guī)級”標準

這里順便講一件事情：筆者就見過一個給非道路車輛做控制模塊的公司，樓道里一排排的老化臺架，幾百個產品裝在上面，密密麻麻，蔚為壯觀，但是看上去又不像傳統(tǒng)的DV試驗臺架。筆者百思不得其解，向人家請教，答曰這是出貨前的老化環(huán)節(jié)，這就打破了筆者十幾年的技術經驗認知。后來聊下來才知道，設計人員都是來自于消費領域和工業(yè)領域的，人家壓根不知道有“車規(guī)級”器件這回事，連AEC—Q是啥都沒聽說過！

他們的產品出貨量也不大，一年幾千套，但是賣得不便宜，就是動不動就壞了，后來他們發(fā)現出貨前進行48小時老化篩選后，可靠性就好多了，尤其是0公里故障。

“車規(guī)級”對業(yè)內人士來講，幾乎像水之于魚，空氣之于人，是一種默認，是一種習慣，也是一種深植于意識中的基本認知。就像你從來沒有見過Bosch或Conti宣傳說他們的產品用的器件是符合“車規(guī)級”認證的，似乎說了才不正常，因為這是最基本的，所以業(yè)內人士大家平時都不談這個。前面我們也講了，在大廠的小伙伴們，甚至根本沒有機會接觸到“非車規(guī)級”的器件。

所以筆者在初次看到商用車領域有零部件公司宣傳自己的產品，把進口車規(guī)級器件作為賣點時，還是很詫異的。這就像一個買家電的和你說他的產品有3C一樣，搞得好像別人都沒有似的。后來筆者發(fā)現，商用車領域還真是這樣，并不是大家都用了“車規(guī)級”器件，所以你用了，那就是一個賣點，就值得去大力宣傳。哎，是我孤陋寡聞了。

類似于在文明社會呆久了，你就會對良好的社會秩序變得無感，就會覺著“欠債還錢”天經地義，殺人放火肯定不能干一樣。讓一個搞汽車電子的人去設計一個產品,他“想都不用想”就會全部使用車規(guī)級器件,你要是讓他用非車規(guī)的“湊合”一下,這對他來講就和“殺人放火”沒啥區(qū)別,他寧愿改設計也不敢用非車規(guī)的器件,這是根植在認知里的安全底線。

5.3?愈加復雜和嚴苛的汽車電子

很多文章講“車規(guī)級”，一般只是從溫度范圍方面對比一下，說非車規(guī)級器件“溫度范圍達不到，上車就會出問題”，下面這張對比圖大家估計都見過。

零部件工作溫度范圍對比

前面關于“車規(guī)級”我們講了比較多了，大家也都了解了一些，真實的“車規(guī)級”當然遠不止溫度范圍這一點，雖然溫度范圍也是汽車電子設計中非常重要的一個考慮因素。

汽車和電子這兩個詞結合在一起的時間，最早可以追溯到1968年，距今已有半個多世紀了。當時隨著排放法規(guī)的出現，大眾量產了全球第一個采用ECU來控制發(fā)動機燃油噴射的車，當時宣傳叫“電子大腦”，現在看起來很夸張。后來的事情大家就都知道了，現在應該沒有哪個車的發(fā)動機沒有ECU了（手扶拖拉機除外）。

?全球第一款采用發(fā)動機ECU的車（來源：chipsetc ）

技術發(fā)展到現在，設計一輛汽車成為了一件極其復雜的事情。ECU可能多達100個，代碼超過1億行，同時隨著自動駕駛技術的發(fā)展，車輛會變得越來越復雜，汽車行業(yè)已經超過計算機和通信，成為電子系統(tǒng)及芯片用量增長最快的領域。

半導體在汽車上的應用（來源：Qorvo）

對汽車電子零部件來講，其實核心的關鍵因素只有以下兩點：

可靠性（Reliability）：部件必須能夠承受日常使用的嚴酷和極端的溫度、濕度、機械振動、沖擊及車輛的復雜電氣和電磁環(huán)境。長壽命（Longevity）：消費者希望他們的汽車比手機等其他電子設備使用壽命更長，一般在10年或更長，實際設計壽命超過15年。

為了確保從電子元器件到零部件，再到整車的可靠性，汽車行業(yè)制定了嚴格的零部件制造和測試質量標準，也就是我們前面提到的IATF16949、AEC-Q及ISO16750等相關標準。

5.4?汽車電子與消費類對比

IATF16949、AEC-Q及ISO16750中的很多測試標準及流程體系都是汽車行業(yè)所獨有的，包括前面我們講過的變更流程及重新認證流程?，F在我們從其他幾個維度來對比一下汽車電器產品和消費類產品的差異。

MPS匯總了一張圖片，比較直觀。MPS從環(huán)境溫度、使用壽命、失效率、產品生命周期等四個維度對消費電子和汽車電子進行了對比，其實核心還是上面講的那兩點：可靠性和長壽命。

?汽車級與消費級對比（來源：MPS）

如果我們再從更廣的維度對比一下，會更有助于理解汽車級標準的嚴苛：

?汽車級與消費級及工業(yè)級對比（來源：MPS）

這張圖從器件的生產、流程的控制、供應鏈（Fab和Assembly）到認證標準維度對比了消費級、工業(yè)級和汽車級的差異，經過前面對標準和流程的分析，大家再結合一下這張圖就更能理解“車規(guī)級”標準的嚴苛。

另外我還找到了其他幾張對比圖，大家可以了解一下。

?晶圓/封裝及測試維度對比（來源：Qorvo）

我挑幾個車規(guī)級獨有的重點講一下：

Wafer級別的，每個die的單獨光學檢查；IATF16949的相關要求；Assembly級別的多輪100%光學檢查；AEC-Q認證、PPAP等流程。

所以說，車規(guī)級標準的嚴苛是全方位、多維度的，只有如此才能保證由數百個ECU，數萬個電子元器件組成的車輛最終的長生命周期使用及在此期間的高可靠性。

最后一張來自MPS的圖鎮(zhèn)樓，不用解釋。

?1ppm缺陷對一百萬量車意味著什么（來源：MPS）

5.5 AEC—Q能解決器件的可靠性問題嗎？

我們先來講一下大名鼎鼎的浴盆曲線，搞質量的對這個肯定都非常熟悉了。按老規(guī)矩，我們先上圖。

?浴盆曲線（來源：ti ）

浴盆曲線通常作為一個可視化的模型，來說明產品故障率的三個關鍵時期。當然了，這只是個模型，你沒有足夠多的故障數據，就無法獲得足夠的短期和長期經過校準的信息，進而進行準確的建模，但是我們可以使用浴盆曲線來做一些可靠性的模型估算。

5.6?半導體產品的壽命

產品的壽命（Lifetime）通常定義為從初始生產一直到出現劣化的時間周期。

半導體產品的壽命有三個主要階段：

嬰兒期（Early life）：此階段的特點是初始故障率較高，后期將迅速降低。就像小孩子3歲前容易生病一樣，過了3歲就結實多了。

正常生命期（Normal life）：此階段的故障率在整個器件有用壽命期間都保持穩(wěn)定。此故障率以“FIT”為單位表示，或以“故障間隔平均時間”(MTBF)表示。這兩個概念我們在“干掉保險絲和繼電器，自動駕駛才能更安全”這篇文章里有詳細講解，需要的小伙伴們可以再去看一下。

劣化階段（Wear-out）：此階段表示固有劣化機制開始占主導地位，并且故障率開始呈幾何級增長的時間點。

好，問題來了，對于要求15年壽命的汽車，其電子零部件壽命必須更長，這個問題怎么解決？下面這張圖我們在之前講車輛電氣架構的文章里放過，現在再放出來一下：

?整車生命周期維度對比（來源：英飛凌）

既然壽命的定義是從初始生產一直到出現劣化的時間周期，那么問題就可以分為兩部分，一是早期壽命失效率（Early life failure rate），二是正常生命周期失效率。這兩個問題都是AEC標準要解決的。

我們先看看早期壽命失效率。

小伙伴們是否還記得，前面講AEC相關標準及文件時，有個文件：AEC-Q100-008 Rev-A: Early Life Failure Rate (ELFR)?早期壽命失效率。

5.6.1?早期壽命失效率問題

前面我們專注于講解標準的主文件（Base document），子文件較多，也較專業(yè)和枯燥，就沒有講。我們現在來看一下AEC-Q100-008 ELFR講了哪些東西。按規(guī)矩，我們直接上標準原文：

?l AEC-Q100-008 ELFR早期失效率（來源：aecouncil ）

ELFR的適用范圍是：所有的IC認證。一般情況下，大多數的芯片都有通用數據可以支撐ELFR要求的測試方法，只有那些全新的器件（新技術或新設計）因缺乏通用數據支撐，才需要AEC-Q100-008 ELFR來進行認證測試。 先來看測試方法：

AEC-Q100-008 ELFR早期失效率（來源：aecouncil ）

ELFR測試方法實際上就是高溫老化測試，按溫度等級進行劃分測試,但是對器件的數量要求非常大,3個批次,每批800個,共計2400個樣品。測試通過后通用數據（Generic data）就有了,下次就可以用來簡化測試，這就構成了一個閉環(huán)了。

?AEC-Q100?使用通用數據簡化測試認證（來源：aecouncil ）

關于浴盆曲線的早期失效問題，weibull 也給出了很好的分析（不了解Weibull威布爾分析的小伙伴們自行搜索一下），我們可以參考一下：盡管老化測試通常不是減少早期失效的實用經濟方法，但它已被證明對最先進的半導體是有效的，當然了，它并無法消除導致缺陷的根本原因（Root cause）。只有在設計和早期生產階段找出故障，然后分析導致缺陷的根因，并通過重新設計及采取糾正措施，消除缺陷。

?浴盆曲線早期失效分析（來源：weibull ）

再來看AEC-Q100標準的接受原則，是不是感覺和weibull 給的分析如出一轍，殊途同歸？

?AEC-Q100-008 ELFR早期失效率（來源：aecouncil ）

如果測試中有失效的情況，測試就不能通過，且必須通知用戶，并告知即將執(zhí)行的糾正和預防措施。在客戶批準，且糾正和預防措施被正確實施的情況下，器件才可以被認為具備了再次進行AEC-Q認證的資格。大家感受一下，標準要求是不是很嚴苛？

好了，我們總結一下：

通用數據及AEC-Q認證測試可以解決已有器件的早期失效率問題；新器件需要專門進行ELFR測試來解決器件的早期失效率問題。

一句話就是：只要你通過了AEC-Q認證測試，早期壽命失效就不是問題！?道理其實很簡單，比如已有器件，我一直都這么用的，從來沒有早期失效問題，那么以后也不會有，新器件就走ELFR測試。

上面講的ELFR是Q100里面的，但實際上Q101到Q200里面都有generic data的要求，這里不再贅述，想了解的小伙伴們可以去看標準原文。

最后放一張英飛凌的圖鎮(zhèn)樓。

Zero defect mindset零缺陷理念（來源：英飛凌）

從英飛凌的“零缺陷理念”這張圖我們可以看出來，AEC標準將浴盆曲線里的早期失效率那個曲線給拉直了，也就是說消除了早期失效。

剛好這里提到了“零缺陷”，其實零缺陷這部分內容在“AEC-Q004汽車零缺陷指導原則”里面有明確規(guī)定，后面我們會詳細講一下。

5.6.2?正常生命期失效率問題

關于浴盆曲線的中后期失效問題，weibull 也給出了很好的分析，我們可以參考一下：一個產品的故障率并不是恒定的，使用壽命測試、現場數據和壽命數據分析可以來確定產品在其預期壽命內的性能，否則沒有辦法在短時間內準確地評估產品的長期可靠性。

?浴盆曲線中后期失效分析（來源：weibull ）

好了，解決中后期失效問題的關鍵來了，那就是：壽命測試、現場數據和壽命數據分析，數據怎么來呢？這個就是ACE標準里的generic data（通用數據）。為了講清楚這個問題，我們來看下ACE-Q100里面對通用數據的描述，這有助于我們理解這個問題。

?AEC-Q100通用數據時間線（來源：aecouncil ）

AEC-Q100通用數據組成（來源：aecouncil ）

看不明白的小伙伴們沒關系，我來解讀一下。這張圖實際上就是一個器件的大數據，涵蓋了器件從設計、認證、量產、應用、變更到重新認證的整個生命周期維度，數據包含了：認證數據+變更認證數據+可靠性監(jiān)控數據，共同組成了“通用數據”。

所以說，可用的通用數據就是一個器件的可靠性證明，涵蓋了浴盆曲線的早期和中期階段，可以支撐及證明器件在生命周期內（從生產到劣化周期）的可靠性及失效率。

這個說起來簡單，實際執(zhí)行起來其實麻煩無比，工作量巨大，需要很長時間。很多客戶應用數據的積累，數據量也是巨大，如果沒有信任，數據的可信度也是個問題。所以中間就涉及到了芯片的設計、制造、變更、應用、數據監(jiān)控等一系列環(huán)節(jié)，還有就是依賴于IATF16949、AECQ、PPAP等汽車行業(yè)標準、流程、質量管理措施的執(zhí)行，這是一整套的，缺一不可。

5.7?AEC-Q004汽車零缺陷指導原則

前面討論了AEC-Q認證是怎么保障器件壽命問題的，但這實際上并不能將器件生命周期內的失效率降為零。為此，AEC又專門制定了AEC-Q004標準，AEC-Q004 Rev-(Initial Release)：Automotive Zero Defects Framework汽車零缺陷指導原則。這個指導原則，或者說是框架（Framework）發(fā)布得比較晚，2020年發(fā)布的初版，算是指導原則里面最新的一個文檔。它涵蓋了目前所有的器件范圍，從Q100到Q104，包括Q200的被動器件。

我們先來看下AEC-Q004的汽車零缺陷指導原則。

AEC-Q004零缺陷指導原則（來源：aecouncil ）

?AEC-Q004零缺陷指導原則（來源：aecouncil ）

指導原則涵蓋了從流程設計、產品設計、制造、測試、晶圓級工藝監(jiān)控（Wafer Level Process Monitoring）、質量改進等維度，全方位的去降低缺陷，以達到零缺陷的目標。

那么，零缺陷的價值體現在哪里呢？我們再來看一張英飛凌的圖：

?零缺陷理念（來源：英飛凌）

器件的早期壽命失效主要是由缺陷defects導致的，并伴隨著隨機失效——穩(wěn)態(tài)階段也就是正常生命周期階段，主要是隨機失效。而“AEC-Q004汽車零缺陷指導原則”就剛好可以補充這一部分的缺失，進一步降低器件在生命周期內的失效率，從而提高器件的整體可靠性。

零缺陷并不是說缺陷數就真的等于0，這從數學上來講是根本不可能做到的。業(yè)內來衡量器件失效率的單位是DPPM（Defective Parts Per Million） ，每百萬件缺陷器件數，也稱為每百萬發(fā)貨量次品數。也就是說低于1DPPM也就接近零缺陷了，目前英飛凌給的數值就是小于1ppm的，相當于一年365天3153萬6000秒，最后3秒交付的器件有缺陷，這已經達到了千萬分之一，0.1ppm的水平。

?零缺陷理念（來源：英飛凌）

本章總結一下，AEC-Q并不能完全解決器件的可靠性問題，但在盡可能地指導汽車器件做到零缺陷，進而提高器件的可靠性。

6?器件生命周期與國產認證

“車規(guī)級”器件的長生命周期我們前面也反復提到過,但是沒有深入地講。本質上來講，器件的長生命周期是為了支持產品的長生命周期，比如手機你用個兩三年就換了，器件的壽命就沒必要很長；器件要做到長壽命，直接表現就是器件更貴了。但其中涉及到的點確遠不止這些，接下來我們掰開來講。

6.1?“車規(guī)級”器件的生命周期

先看一下器件生命周期方面。比如TI，“在德州儀器 (TI)，我們知道半導體產品的壽命和供貨連續(xù)性對您非常重要；這對我們而言同樣重要。TI 的產品生命周期通常為 10 到 15 年，并且通?？梢匝娱L使用壽命，這與許多客戶的要求是一致的。我們致力于為客戶延長產品壽命，并制定了策略和內部政策來兌現這一承諾?！?/p>

?產品壽命及供貨連續(xù)性承諾（來源：ti ）

我們拿具體的器件來舉個例子:

?器件壽命（來源：nxp ）

做過汽車電子的小伙伴們應該很熟悉NXP的S12單片機，2009年就有了，即便現在車上用的還是非常多的。NXP針對“車規(guī)級”電子零部件有長期供貨計劃，保證15年，并且還可以延長（Extended），這些官網上都能查到。

6.2?“車規(guī)級”器件的停產

其實不管生命周期多長，最終可能還是要停產。下面我們拿Ti的產品壽命政策舉個例子：

產品壽命政策（來源：ti ）

政策寫得很明白，我不再贅述。以筆者的經驗，某一個型號的“車規(guī)級”器件用個十幾年的非常多，這在消費領域可能匪夷所思，但是在汽車電子行業(yè)則很常見。比如你去看一個十幾年前的原理圖或BOM，你會發(fā)現大部分器件你都認識，而且現在你還在持續(xù)地使用，有些器件比新入行的小伙伴年紀都大，這都很正常。

總結起來就是，“車規(guī)級”器件輕易不會停產，只要大家都在用，有需求，就會一直生產下去。所以對新入行的小伙伴們來講，如果哪天看到供應商發(fā)過來一個郵件說你用的一顆芯片A要EOL（End of life停產）了，先別慌——一般情況下都是這個型號A要停產，可能是改工藝了，也可能是換產地了，新型號改成了A1，老型號A的last time buy他會告訴你，你趕緊用A1替換掉進行驗證，后面換成A1接著用就行了，這就是我們前面講過的器件變更導致的產品變更。

這是器件要實現“長壽命”帶來的必然問題——就像古人不得癌癥一樣，因為他根本活不到得癌癥的那一天。消費級器件就是這個道理，我一個手機最多就賣2年，你跟我說要換芯片，我變更還沒走完，手機都停產了。

?維持器件長壽命帶來的問題（來源：nxp ）

為了維持器件的長壽命，NXP提了三點——

NXP會變更器件產地，但是會重新認證；NXP會建議客戶整合器件型號；NXP會持續(xù)完善（變更）器件；

所以在汽車行業(yè)，你收到供應商的PCN郵件說某個器件要EOL了，是很常見的。比如Ti的政策，last time buy一般會預留12個月的時間，另外還有6個月的時間來進行最終的交付。所以如果你看到EOL郵件時能做到“心中不慌”，知道還有一年左右的時間，那你就是個老手了。

6.3?“車規(guī)級”器件的選型

關于器件選型，我們前面已經講了點基礎的選型知識，這里我著重講一下器件狀態(tài)。前面說過?“車規(guī)級”器件都是壽命很長的，起步10年，但也并不是隨便選的，如果你稍不注意，選了個不推薦或快停產的型號，產品剛量產就收到了采購轉給你的供應商的EOL郵件，那你就偷著哭吧。這種事情，不僅是汽車行業(yè)新手，老手有時候也會掉坑里，那就是大意了。

我們還是拿Ti來舉例子，首先聲明Ti沒給廣告費啊，我就是單純喜歡Ti的網站，做得太好了——分類清晰，搜索給力，想找到西很快，不光能用來做器件選型，還能學到不少新知識。

產品狀態(tài)類別（來源：ti ）

Ti將器件狀態(tài)分為了以下幾類：

1. 預發(fā)布（Preview）：快量產了，可以提供樣品；

2. 正在供貨（Active）：已量產，可以用；

3. 不推薦用于新設計（Not recommended for new designs）：新設計不推薦用，老產品繼續(xù)使用，暫不影響；

4. 最后期限采購（last time buy）：已停產，在用的就抓緊買點備著庫存，趕緊變更；

5. 已停產（Obsolete）：這種器件官網按分類可能就找不到了，只能通過搜索找到。有些家寫的是discontinued或EOL，意思一樣。

Ti的分類還算比較多的，英飛凌就只分三種，推薦、新設計禁用、停產。所以不管是大廠，還是小廠，建議小伙伴們選型前一定要上官網看看這個器件的狀態(tài)，有條件和原廠搭上話的，最好把選好的型號發(fā)給原廠銷售或FAE幫你看看，別掉坑里了。這里敲黑板了，小伙伴們選型時，看清楚了Active，你選了不吃虧，你選了不上當。

6.4?長生命周期的成本

講了這么多，小伙伴們發(fā)現沒有，器件要做到長壽命去支撐車輛的長生命周期，其中涉及的點其實是很多的，很多的點前面我們也大概也都提到過，總結起來有以下幾點：

1. 器件本身質量的高可靠性是器件長使用壽命的基礎；

2. 器件長達15年以上的供貨周期中，器件批次間品質的一致性，是實現器件長生命周期的保證；

3. 器件生命長周期內必然涉及到變更及重新認證；

4. 器件變更帶來的零部件變更及測試驗證；

5. 零部件變更可能帶來的實車測試及驗證；

6. IATF16949、AEC-Q、PPAP等標準及流程體系對產品設計及制造的支撐；

以上6點共同構成了汽車電子產業(yè)鏈對整車長生命周期可靠性要求的支撐，但落實到具體的工程師身上，那就是無窮無盡的文檔、變更、測試和溝通。我曾見過一個產品的變更歷史記錄，excel文件打開來密密麻麻幾百行，上百次變更，每次變更都涉及到幾十個文檔，你感受一下。不過人家那個文檔做的是真好，記錄得真詳盡，這個你不得不敬佩。

好了，從這么多維度分析了器件的長生命周期，那么產生的結果你也大概能猜得到了，那就是因此帶來的成本提高，一句話就是：“車規(guī)級”相對來說更貴。當然了，說貴是看和誰比了，在器件選型基礎那個章節(jié)里，我們拿了一顆宇航級的電源芯片來舉例，1K的量，單顆價格1528美金，我們當然不能和它去比，我們就和非車規(guī)的芯片比一下，大家感受一下，有個概念。

6.5?“車規(guī)級”器件的價格

按照慣例，我們不談虛的，直接上器件價格進行對比。下面我挑了幾顆常用的Ti電源芯片和Onsemi的IGBT來對比一下：

?元器件價格對比（來源：ti ）

?元器件價格對比（來源：ti ）

我匯總了個表格，對比起來更直接：

車規(guī)型號非車規(guī)型號車規(guī)價格非車規(guī)價格價格倍數TPS552828-Q1TPS552828$2.9740$2.52001.1802TLM5156H-Q1TLM5156H$0.8600$0.72901.1797LM5158-Q1LM5158$1.8560$1.59501.1636LM5157-Q1LM5157$1.6640$1.30001.2800AFGB40T65SQDNFGH40T65SQD$2.3938$1.55141.5430AFGHL40T65SQDFGHL40T65MQD$2.7375$1.60671.7038

器件價格對比（來源：左成鋼）

當然了，不同器件供應商，不同器件類型，價格差異較大，按照筆者經驗，“車規(guī)級”電子器件價格，比非車規(guī)一般要貴30%左右。

在很多供應商網站都支持價格查詢，比如Ti、Onsemi、NXP、Infineon、ST等“車規(guī)級”器件巨頭，大多數器件官網都能看到參考價格，比Digikey和Mouser上面的價格更具有參考價值，在新產品設計器件選型時可以據此預估產品的BOM成本。

當然了，器件的最終采購成本是和采購量直接相關的，批發(fā)和零售價格肯定是不一樣的嘛。根據筆者經驗，以及之前講電氣架構時提到的萊特定律，器件價格量產后基本可以降到樣品階段的60%或更低，當然了，具體還是看量，降到40%以下也是有的。

6.6?“車規(guī)級”器件產業(yè)鏈

上一章講價格時，提到了幾個“車規(guī)級”器件巨頭，我們就趁機大概講一下這個市場，非業(yè)內的小伙伴們大概有個概念。 我們先看一下半導體方面，這個大家應該是最關注的。我們先把視野拉大，從整個半導體產業(yè)鏈的視角看一下：

2018年全球半導體市場格局（來源：WSTS）

從整個半導體產業(yè)鏈來看，車載應用的半導體占比還是很低的，和消費級、工業(yè)級一個水平，遠低于計算機及通信領域。但是，我們要以面向未來的視角來看這個問題。前面我們講過，隨著自動駕駛技術及車輛電氣化的發(fā)展，半導體器件整車價值占比在快速地提高，汽車行業(yè)已經超過計算機和通信，成為電子系統(tǒng)增長最快的領域。所以說，汽車電子領域，未來前途不可限量。小伙伴們加油！

接下來我們再看汽車半導體市場，先來看市場份額：

?2018年汽車半導體市場格局（來源：IHS）

從第1名到第14名，業(yè)內的小伙伴們肯定全都認識，并且他們的器件估計還全都用過，因為搞汽車電子的，你就繞不開這幾家。所以你看我的文章，基本上舉個例子就是NXP、Infineon、Ti或ST。這里順便多說一句，上圖是2018年的，次年也就是2019年，Infineon收購了Cypress，一躍成為了車用半導體龍頭。

我找到了一張2020年的市場份額排名，沒有具體數值，大家可以看一下，除Infineon躍升至第一名外，后面的基本沒動，市場格局很穩(wěn)定。

?2020年汽車半導體市場格局（來源：Strategy Analytics）

半導體覆蓋了AEC-Q100,101到104這個范圍，除半導體外，那就是Q200的被動器件了。關于被動器件市場份額這方面的資料很少，我找到了一張2017年的圖，大家湊合看一下，有個概念即可。

2017年被動器件市場格局（來源：tti）

從圖中大概可以看出來，汽車市場大概占16%左右，比起通信還是差得很遠，但和計算機相比已經差不多了，已經超過了Consumer AV，對比下面這張2002年代的市場份額圖，說明車載市場增長還是非?？斓?。

2002年被動器件市場格局（來源：niccomp）

從AEC-Q200對被動器件的20個大類的劃分中，我們也可以看出來被動器件的種類非常多，相應的供應商也就非常多，市場極度分散，目前筆者沒有找到相關供應商市場份額的資料，哪位小伙伴了解的話可以補充一下。

另外就是，被動器件一般占電子零部件整體BOM成本的比例很低，一個板子上即使使用上百個電阻電容，可能也沒有一個MCU值錢，一個常見的SMD阻容器件幾分錢，一個MCU可能就得幾十塊。當然了，這也分產品，高壓電容就很貴，精密的大功率采樣shunt電阻也很貴，不能一概而論。

6.7??國產器件“車規(guī)級”認證的“天路”

上面我們分析了“車規(guī)級”器件的市場份額，汽車半導體方面，10家公司，第1,2,5,6名是歐洲的，第3和第10名是日本的，其他都是美國的。從這里我們可以看到，車載半導體幾乎全被歐美日給瓜分了。

因為這兩年疊加貿易戰(zhàn)及疫情影響，汽車行業(yè)的“缺芯”一直并未緩解，在很大程度上與車載半導體的整體行業(yè)占比還太低有很大關系。2018年車載半導體占比12%，而計算機和通信占比超過60%。我們拿MCU來舉例，臺積電承包了全球 70%的 MCU 產量，但臺積電自己的財報表明，汽車芯片僅占臺積電銷售額的5%，并不處于戰(zhàn)略核心地位，而蘋果一家就占比超過25%，你說這還怎么玩？汽車芯片占比太低，顯然會造成車企在排產或者爭搶訂單時處于弱勢局面。

其實講這么多，核心就是想說一點，雖然現在汽車芯片整體占比低，但是增長快啊，單是2021年增長就超過了30%。雖然國產芯片供應商目前還沒有起來，但是我們市場大啊，目前中國仍是全球最大的半導體單一市場。總結來講就是高增長、大市場，這說明什么，這就是方向啊，小伙伴們。

在此借用《功勛》之《孫家棟的天路》里的一句話：難走的路，往往能把我們帶向更遠的地方。國產器件要想做到“車規(guī)級”，擺在我們面前的，也是一條“天路”，雖然門檻很高，很難走，但是我們必須堅定地走下去。

6.8?國產“車規(guī)級”器件的機會

目前國產“車規(guī)級”元器件種類及數量還是很少的，某些聲稱的所謂“車規(guī)級”器件，實際上根本沒有通過AEC-Q認證，只是溫度范圍達到了車載應用要求。有的是按照零部件標準，比如做了個CSPR25和ISO16750，就聲稱是“車規(guī)級”了。 但同時我們也能看到，已經有越來越多的國產器件供應商真正開始著手對器件進行AEC-Q認證，并自建試驗室了。

為避免廣告嫌疑,下面截圖我隱去了公司及器件名稱。這家公司的歷程很有參考價值，我提煉一下重點：一開始就按照車規(guī)級標準來布局，先在后裝市場落地，再引入AEC認證測試，拿到前裝資格，積累應用經驗，建立客戶信任。逐步完善管控流程，最后自建試驗室保障AEC-Q測試。

?某國產符合AEC-Q100的MCU（來源：網絡）

車載半導體器件方面，國內目前差距還是很大的，目前開始往“車規(guī)級”做得比較多的是MCU和電源芯片，自動駕駛方面的“車規(guī)級”芯片也在做。功率器件方面，IGBT國產的不少，“車規(guī)級”MOSFET就很少了，應該說是分立半導體方面國產都很少，這些車載半導體器件目前還全部都是歐美大廠的天下。

被動器件方面，國產的也很少，臺灣的不少，日本在這方面幾乎是全球主導地位，包括阻容、電感、晶振、濾波器等，因為品類多，單價低，BOM占比低，國產廠商還有很長的路要走。

另外從數據來看，中國芯片目前的自給率是30%，而 “車規(guī)級”國產化率不足5%。相對于消費電子類芯片，汽車芯片產品相對獨立和封閉，這個從前面我們分析的“車規(guī)級”器件產業(yè)鏈中也能夠得到印證。

因目前缺芯及貿易戰(zhàn)影響，國內從OEM到Tier 1都已經開始著手考慮芯片供應鏈的安全問題，加上國家層面的芯片國產化率提升的要求，疊加車輛電動化及國內汽車廠商崛起的雙重紅利，國內芯片業(yè)以及其它電子元器件企業(yè)未來機會巨大。

7?AEC-Q認證相關問題

如果想做車載應用，“車規(guī)級”AEC-Q認證就是一個最基本的要求，是一個必須邁過去坎。但我們不能拿個IATF16949、PPAP或溫度等級就聲稱達到了“車規(guī)級”，而是要深入地研究AEC-Q標準，了解認證相關問題，逐漸建立起器件認證數據及應用數據的數據庫，逐步豐富器件家族，利用通用數據逐步降低認證難度，穩(wěn)步推進國產器件的“車規(guī)級”認證，使越來越多的“AEC-Q*** Qualified”出現在國產器件的手冊上，這才是我們要做的。

7.1?AEC-Q認證基礎知識

要談AEC-Q認證，我們就得先回到標準，看一下標準關于這方面是怎么講的，這一點前面我們并沒有提到。

?AEC-Q100認6證（來源：aecouncil ）

AEC-Q100標準中明確規(guī)定了6點：

1. 完成所有AEC-Q100標準文檔要求的測試及數據存檔后，方可聲稱器件是“AEC-Q100 Qualified”；

2. 注意：AEC是不會給你發(fā)一個“AEC-Q100 Qualified”證書的（No certification）；

3. 注意：AEC也沒有運行任何認證機構（certification board）來認證器件；

4. 每個供應商根據AEC標準，自己去做認證，同時需要考慮客戶需求；

5. 認證后將數據提交給客戶，客戶核實是否依據AEC標準；

6. 批準（Approval）是指客戶批準某器件用于自家的產品應用，這個是標準之外的。

我們把上面的幾點翻譯成白話就是：AEC-Q沒有啥官方授權，也沒有官方認證機構，AEC-Q認證是自愿性的，是一種自我宣稱（claim），不是一紙證書。這個前面也講過，AEC不是強制標準。

順帶提一句，其實不光是Q100，其他幾個標準文件中也特別注明了以上信息，估計是問得人比較多吧，AEC就干脆都寫進去了，省得大家搞不清楚。

7.2 國內可以做AEC-Q認證嗎？

好了，我想認證的基礎部分已經澄清得差不多了。如果你是半導體產業(yè)相關人員，記住以上信息，以后遇到有人跟你說他們是AEC認證的測試機構，可以幫你拿到AEC-Q證書，可以上傳AEC-Q報告到官方網站，那就是騙子無疑了。

那么接下來的問題就是，國內可以做AEC-Q認證嗎？根據前面我們對標準的分析，以一顆芯片為例，根據測試項目及變更流程，我們能看出來一顆器件的車規(guī)認證，涉及到了設計、晶圓（Wafer Fab）、封裝（Assembly）三個方面，而芯片供應商一般不涉及晶圓，甚至有的連封測都不涉及，專門做設計，其他都外包給專業(yè)的晶圓廠和封測廠了。

AEC-Q100部分認證測試流程（來源：aecouncil ）

所以在這種情況下，器件要做AEC-Q認證是需要三方一起配合的。

而檢測機構方面，主要就是看設備、經驗和測試能力了，理論上來講，國內具備CNAS資質的第三方檢測機構出具的報告都是權威有效的，但是國內在這方面畢竟還是很欠缺相關經驗的，這個沒辦法，需要慢慢來補。并且隨著國產器件的“車規(guī)化”，大的器件供應商一定會建立起自己的檢測機構的，這是毋庸置疑的。大家回憶一下前面講過的變更流程，“車規(guī)級”器件的每一次變更，都需要重新進行認證測試（Requalification），一家公司隨著器件種類的不斷增加，時間的不斷拉長，這種變更幾乎就是家常便飯，這時候還依靠第三方檢測機構，顯然是不可能的了。

7.3?AEC-Q認證的門檻

7.3.1?長期供貨問題

前我們講過器件生命周期的問題，車載器件一般要求10-15年的穩(wěn)定供貨周期，作為Tier 1的我先問一下在座的國內半導體Tier 2，您的公司能活15年嗎？如果不確定，那我在有選擇的情況下，為什么要用你的器件？

好，假設因為缺芯或公司的國產化替代政策，我沒得選，必須用國產器件，我們前面也講過，在長達15年甚至更長的時間內，變更無可避免，實際上是極度頻繁。那么問題又來了，在器件長達15年以上的供貨周期中，器件批次間品質的一致性如何保證？

俗話說，做一次好事不難，難的是做一輩子好事。道理其實是一樣的。一個器件去過一次AEC-Q認證測試不難，難的是無數個器件不斷地變更及重新認證，且保證長周期供貨的品質穩(wěn)定。

我們先看一下初次認證，前面我們講過，涉及到了設計、晶圓（Wafer Fab）、封裝（Assembly/package）三個方面，器件要做AEC-Q認證是需要三方一起配合的，并且是需要相關的知識和經驗的。

?基于知識的認證方法（來源：nxp ）

所以如果Tier 2規(guī)模較小，除設計外其他都外包了，又沒有相關經驗，初次認證肯定是比較難的，比如需要晶圓廠（Wafer Fab/Foundry）及封測廠（Packaging house）配合等，但這都沒關系，認證肯定是能通過的，更難的“天路”還在后面呢。

怎么辦呢？要打持久戰(zhàn)，要長期堅持做一件事情，這時候我們就需要理念和文化來支撐了。

7.3.2?質量理念的堅守

過一次認證簡單，難的是對產品的持續(xù)改進、持續(xù)認證，最終需要企業(yè)建立起一種質量理念及文化，并為之堅守。

?全面質量理念和文化（來源：NXP）

且不說我們需要拯救地球，改變世界，我們只需要客戶在提到我們公司名字時，就能想到我們一直在為客戶提供高質量、零缺陷的、超越客戶預期產品，這就夠了。這是一種深度的信任，這背后是需要企業(yè)的質量理念及文化來支撐的。質量理念要達到的目標并不僅僅是符合標準，而是持續(xù)改進，超越標準、超越客戶預期。這個在之前講零缺陷時提到過，英飛凌的理念也是如此。

?質量理念和流程管理（來源：NXP）

有了堅定的質量理念，還需要供應鏈里核心供應商的支持、流程的控制，問題的解決，Know-how的積累及持續(xù)改進，這中間就涉及到IATF16949、PPAP等汽車行業(yè)標準及流程體系的支撐；

產品質量有了保證，長時間的客戶信任才能建立起來了，客戶才能放心大膽地用你的產品。汽車電子器件不是消費級器件，賣兩年就算了。企業(yè)要長期堅守質量理念，而不是光喊口號，以為過了認證就萬事大吉了，換個材料或改個流程，自己認為關系不大，偷偷就干了，這種心態(tài)千萬不能有。該重新認證就認證，該通知客戶就通知，該升級料號就升級，老老實實按規(guī)矩來，走那條最難的路，才能把我們帶向更遠的地方。國產器件的車載應用，道阻且長，我們共同努力，加油。

7.3.3?可靠性知識的積累

羅馬不是一天建成的，國產半導體供應商在通往“車規(guī)級”應用的這條“天路”上，要補的課，要積累的經驗還很多，飯要一口口吃，經驗要一點點積累，來不得半點投機取巧。

關于這一點，我們還是要向老牌車載半導體巨頭學習。我們先不管上面講的那些要“改變世界”的偉大理念，我們先要學習老牌巨頭專注于基于真實應用的產品質量理念，把產品質量和真實的產品使用環(huán)境結合起來，并在其整個生命周期內，持續(xù)收集及積累產品在特定環(huán)境中、特定使用條件（mission profile）下，暴露于相關環(huán)境及功能負載的數據畫像。

?可靠性知識框架（來源：NXP）

具體怎么做呢？我們還是摸著老牌巨頭過河。我們參考下NXP的可靠性知識框架（Reliability Knowledge Framework）。

產品可靠性能力框架構建的前提是先把所有的標準搞懂，也就是關于標準的知識要足夠的（標準包括：JEDEC，AEC-Q，J1879，ZVEI等），這就是NXP 的KBQ方法論；用往死里搞（test-to-failure concept）的理念，超越標準，超越需求等級；評估-驗證-改進，持續(xù)迭代。

講到這里大家有沒有發(fā)現，這是不是又和自動駕駛產業(yè)的“場景——數據——算法”的模型聯系起來了呢？場景就是器件的具體使用環(huán)境及使用條件，數據包括測試數據、應用的可靠性數據等、算法就是芯片的設計、制造生產流程、工藝、know-how等，這就形成了一個閉環(huán)了。

7.3.4?認證測試的簡化

前面講了質量理念和經驗積累，其實隨之而來的，還有大量可用于AEC-Q認證的通用數據的積累。關于通用數據（Generic data），我們前面講的也比較多了，包括使用通用數據來簡化新器件的測試。但有一點我們沒講，那就是通用數據用來簡化器件家族認證的作用。我們看下標準是怎么規(guī)定的，我們還是以AEC-Q100為例：

?AEC-Q100關于家族認證的規(guī)定（來源：aecouncil ）

標準我總結一下：

通用數據可以用來**及簡化測試流程；通用數據可以用來相互認證；一個器件家族中，如果一個器件通過了測試認證，那么這個家族也可以被認為通過了AEC-Q100認證；標準詳細規(guī)定了家族的定義，比如具有同樣的功能，共享同樣的制程、材料等。

這有什么意義呢？意義非常重大。

隨著一個企業(yè)器件的增多，通用數據就會越來越多，新器件及家族器件的認證就會越來越簡單，也來越快，單品的認證成本也會越來越低，器件的可靠性也會越來越高，這就形成了一個正向循環(huán)。

總結一下：

AEC-Q認證本身并不難，門檻沒有想象的那么高；一次認證容易，持續(xù)認證很難；關鍵是要建立一種質量理念，并為之堅守；積累知識，搭建可靠性能力框架，持續(xù)迭代；難走的路，越往后會越好走，認證會越來越簡單；

最后放一張NXP 32位MCU的AEC-Q報告鎮(zhèn)樓，沒見過的小伙伴們看一下，有個概念。

?AEC-Q100認證報告（來源：nxp）

7.4?AEC-Q認證的周期及費用

AEC-Q100認證測試所需要的時間要看具體測試項目，新器件項目多，時間就很長。當然也不一定，如果有通用數據，測試就可以簡化，不能一概而論，測試幾個月或一年多都是可能的。

我們還是以AEC-Q100為例，我把耗時較長的溫度**類測試挑出來整理了一下，比如最長的TC grade 0需要2000小時，光下面表格中的6項測試總時間就達到了6000小時，要知道一年才8760小時。當然了，很多試驗是可以并行的，這個表格就是讓大家對測試項目及時間有個概念。

No.測試項目耗時/小時1HAST 高**應力測試10002AC/UHST/TH 各種應力測試10003TC溫度循環(huán)10004PTC帶電溫度循環(huán)10005HTSL 高溫儲存壽命10006HTOL 高溫工作壽命1000

AEC-Q100部分測試項目（整理：左成鋼）

AEC-Q100一共分了7個測試組群，45種各類試驗項目，全測下來要多長時間，一些有產品測試經驗的小伙伴們，看了想必也有個基本概念了。如果測試出現問題，要整改，時間還要拉長。

關于測試費用，測試項目不同，相應的費用也就不同，并且和測試是否順利也有很大關系。測試不順，反復地找問題，反復整改再測試，時間和成本都會成倍上升。另外，費用也和測試主體有關,自己測肯定便宜,找第三方做就貴一些。

時間和費用方面，從我們前面舉的一個國產MCU的例子也能看出來，從聲稱“車規(guī)”到通過AEC-Q100測試，經歷了三年時間，從后裝走到了前裝。一方面說明AEC-Q100初次測試耗時較長，難度較大；另一方面也說明了，測試費用不低，先后裝驗證，看沒問題再去過測試，降低失敗風險；最后自建試驗室，降低測試成本。

8?采用“車規(guī)級”器件與零部件是否能通過測試沒有必然關系

前面講可靠性的時候，筆者提到過一個給非道路車輛做控制模塊的公司，因為發(fā)現產品可靠性有問題，0公里故障率很高，就在出貨前增加了48小時老化篩選，問題就解決了。高溫老化篩選為什么就能解決0公里故障率的問題呢？這是什么原理呢？

這個其實前面我們也分析過，但是只講了作用，沒深入講原理。這里引用Ti的一些研究：對半導體器件施加應力，比如溫度、濕度、電壓、電流等，的確可以在不改變其物理特性的情況下**其潛在失效機制的產生，從而在短時間內發(fā)現問題，而不用等待很長時間才能發(fā)現器件潛在的缺陷，進而定位根因，改進設計，預防此種故障模式。

?老化測試原理（來源：ti ）

那么半導器件體供應商采取了哪些措施來解決這個問題呢？我們來看下NXP的解決措施：NXP通過對每個器件進行測試及老化來篩選產品的早期失效，進而降低了早期失效率（全檢，而非抽檢。車載應用的產品都不存在抽檢的問題，所有的不管是元器件還是產品，都是百分百全檢，而且是多道全檢）。

?用于前期失效的老化篩選（來源：nxp ）

這句話說得很含蓄，我給大家解釋一下，敲黑板了：“車規(guī)級”芯片是經過了半導體供應商的篩選的，而消費級和工業(yè)級則沒有。

另外，Ti也在一個FAQ（常見問題）里面簡要回答了一下車規(guī)級和非車規(guī)級器件測試的差異：非車規(guī)級器件僅有常溫測試，少了高溫測試，而且僅有應力后測試，沒有應力前測試。意思就是，非車規(guī)級和車規(guī)級產品關鍵就是差了個前后高溫測試。

高溫是干什么用的？是為了提前發(fā)現器件缺陷用的?，F在大家明白車規(guī)和非車規(guī)的差異了吧。而這僅僅是前期失效，整個器件生命周期的失效率（硬件隨機失效），兩者差異就更大了，這個前面講過了，我們不再贅述。

車規(guī)級與非車規(guī)測試差異（來源：ti ）

再聯系到前面我們講過的，AEC-Q認證是如何保證器件不會因缺陷發(fā)生早期失效的，小伙伴們是不是就理解了。實際上，AEC-Q認證本身無法保證器件的早期失效率問題，那么器件要過AEC-Q認證，要用于車載應用，要長時間大批量供貨，怎么解決其早期故障率問題？很簡單，半導體供應商加一道老化篩選流程不就可以了嘛。?

如果Tier 1不想在產品（零部件）出貨前來一道老化篩選流程，那選擇通過“AEC-Q”認證的器件就沒有這個問題了。當然了，前面我們也講了，“AEC-Q”認證其實僅僅是器件的一個測試報告，器件本身針對具體應用的可靠性及供貨的長周期保證都是取決于具體的半導體供應商的。所以我們在選擇器件的時候，看有沒有“AEC-Q”認證這只是一個基礎，同時還需要關注的是器件的其他信息。比如：供應商在該器件領域是否擅長，該器件是否是其優(yōu)勢產品，該產品是否契合你的應用設計等。

另外就是，雖然AEC-Q不是強制性的認證制度，但經過了30年的發(fā)展，目前已成為公認的車載電子元器件的通用測試標準，已成為電子元器件是否適合于汽車應用的一個標志。

作為車載應用，汽車電子元件需要在極其嚴苛的環(huán)境下長時間地工作，加上汽車的車型生命周期較消費級產品要長得多，單個器件的失效率疊加上汽車巨大的銷量及長期的使用便會急劇放大。事實上，OEM因一顆零部件缺陷而召回幾十萬輛車的這種情況并不少見。

這張圖前面放過一次，這里再放出來一下。

?1ppm缺陷對一百萬量車意味著什么（來源：MPS）

好了，我們回到主題，是否需要選擇“AEC-Q”認證的器件？我想各位心里已經有了自己的答案了。

8.1 用“車規(guī)級”器件就能通過零部件試驗嗎？

答案是不一定。

我們在1.13大概講了一下汽車行業(yè)針對電子零部件的試驗標準，這是電子零部件車載應用的基礎，拿不到產品的測試報告，DV（設計驗證）就過不去，產品設計就無法凍結，就別想量產了。DV測試報告是要提交給OEM的，有條件的OEM還會去復測，你想造假都不行。

我們先把電子零部件的試驗標準分分類，看哪些試驗和“車規(guī)級”器件有關。

?汽車行業(yè)電子零部件相關標準（來源：左成鋼）

根據上表，我們基本上可以把試驗分為三類：

1. EMC相關，CISPR25、ISO 7637、ISO 11452和10605，都算是；

2. 電氣及氣候負荷：ISO 16750-2（電氣）和4（氣候）；

3. 結構材料相關，比如ISO 16750-3（機械）和5（化學）、鹽霧、防護類（IP）等；

我們一個個掰開了進行分析：

8.1.1?EMC相關試驗

和EMC相關的AEC標準本質上只有AEC-Q100，雖然Q103和Q104里面也有涉及，但Q103的測試分組里面并未包含，僅體現在了流程變更測試里，Q104的測試分組及變更測試里則均有包含，不過它們都是要配合Q100使用的，所以我們還是回到Q100。

Q100中Group E中有一項是EMC測試，流程變更測試要求也涉及到了EMC，變更部分的測試我們暫不分析，重點看一下Q100中要求測試的EMC是干嘛的，因為EMC測試范圍很寬，測試項目很多。

Q100中寫的很清楚，EMC就涉及一點，那就是Radiated Emissions，就是輻射干擾，也叫輻射發(fā)射。就是通過電磁波的方式將干擾能量發(fā)射出去干擾到了別人。測試要求是1個批次，就一個樣品即可。對于電子零部件，這就屬于CSPR25標準的范疇了，但對電子零部件設計來講，并不是決定性的。

此外，Q100還詳細規(guī)定了哪些器件需要做EMC測試，比如有振蕩器的，可能潛在存在的干擾別人可能性的器件比如MCU、高速數字芯片、有電荷泵的FET、有看門狗的器件、開關模式的電源IC等，還有就是新器件和曾經發(fā)現過會干擾別人的器件在重新認證時，都需要做EMC測試。

?AEC-Q100對EMC測試的規(guī)定（來源：aecouncil ）

另外，AEC-Q100-007涉及到了鋁電解電容的浪涌測試，這個和ISO 7637及ISO 11452稍微有那么點關系，但是整體來講關系不大。

還有就是ESD，我們也可以把它放到廣義的EMC范疇里，雖然大家一般都單獨講ESD。所有的AEC標準里面都涉及到了ESD，那就是說，所有的車規(guī)級器件，ESD測試都是必須的。結論就是：電子零部件的ESD測試和AEC-Q標準是密切相關的，而EMC方面則不是非常大。

8.1.2?電氣及氣候負荷相關試驗

電氣負荷好理解，主要就是一些電壓相關的測試，比如電壓范圍，過壓，反壓，開路、短路、地漂等，這些和AEC-Q標準關系不是非常的大，主要和產品整體設計有關，比如雖然AEC-Q100-012中也涉及到了短路，但那只是針對靈敏功率器件比如HSD的。整體來講，電子零部件的電氣負荷測試，與產品本身的設計方案關系更大一些。

再看氣候負荷，試驗項目主要是關于高低溫，溫度循環(huán)、溫濕度等測試項目（防護放到IP等級那里），這里面溫濕度及循環(huán)類和AEC-Q標準關系非常大，因為AEC-Q很大一部分測試項目就是關于溫濕度類和耐久循環(huán)類的（鹽霧試驗后面講）。整體看來，電子零部件的氣候負荷測試和AEC-Q標準是密切相關的。

8.1.3?結構材料相關試驗

與結構設計及材料相關這部分試驗主要是：振動、跌落、外表強度（劃痕、耐磨）、耐化學品、鹽霧、防護等級（防塵放水）等。

對電子零部件試驗來講，結構主要是指殼體結構，比如結構設計、材料選型，連接器選型設計等，理論上來講這些零部件級試驗和元器件關系不大，鹽霧試驗只在Q103（MEMS壓力傳感器）和Q200的排阻/排容器件測試里面有體現，這都比較好理解。

但是對振動及跌落試驗來講，實際上是和器件有關系的，雖然殼體會承受大部分的機械沖擊，但是對器件的沖擊也是無可避免的。所以從Q100到104及Q200，每個AEC標準里面全都涉及到了機械沖擊（MS）和振動（VFV）試驗，AEC-Q200-003，005/和006還專門規(guī)定了斷裂強度、板彎曲及端子應力測試。所以說，電子零部件的結構材料相關的測試和AEC-Q標準是密切相關的。

?AEC-Q200-005板彎曲測試（來源：aecouncil ）

8.2?總結

最后我們總結一下：

電子零部件標準與AEC標準相關項相關度EMC輻射干擾不強ESDESD強電氣負荷幾乎沒有弱氣候負荷溫濕度、耐久、循環(huán)類很強機械負荷機械沖擊及振動很強鹽霧極少很弱防護等級幾乎沒有很弱

電子零部件標準與AEC-Q的關系（來源：左成鋼）

這樣整體來看，小伙伴是不是覺著“車規(guī)級”器件和零部件測試標準的關系還是挺緊密的？沒錯，你有這種感覺就對了。

我們先拋開準入門檻的問題不談，在汽車電子零部件設計中，采用“車規(guī)級”元器件對電子零部件通過相關汽車行業(yè)試驗標準肯定是有很大幫助的。但同時我們也要認識到，元器件本身作為電子設計的基礎，僅僅是一個方面，產品設計和客戶的試驗要求在其中也起到了關鍵的作用，這是一個系統(tǒng)工程。并不是說你用了“車規(guī)級”器件，電子零部件就一定能通過測試，你用工業(yè)級器件，產品就一定不能通過測試。

總結一下：采用“車規(guī)級”器件與零部件是否能通過測試沒有必然關系，既不充分也非必要。但是，注意我要說“但是”了，采用 “車規(guī)級”器件可以更好地幫助零部件產品通過測試，降低產品的設計成本及測試成本（你也可以用非車規(guī)的器件去零部件試驗，如果測試等級要求不高，很可能是能通過的，但是，做車載應用，在整車生命周期內大概率會出問題）。

最后筆者要強調一下：電子零部件試驗的目的并不是為了通過試驗，而是為了驗證我們的設計，所以DV被稱為設計驗證，而不是測試。零部件試驗標準的意義在于指導產品設計及應用，正如“車規(guī)級”的意義遠遠不止于AEC-Q，它們最終的目的都是為了保障車輛長期使用的可靠性。

9??“AEC-Q”認證與ISO26262功能安全認證的關系

最后我們再講一下“AEC-Q”認證與ISO26262功能安全認證之間的關系，我發(fā)現很多人搞不清楚，經常把兩者搞混淆，或者放到一起講，其實這是不對的。AEC和ISO26262根本就是兩碼事，井水不犯河水，側重點完全不一樣。

“AEC-Q”認證我們已經講得非常詳細了，認證的對象必須是實物，且僅針對電子元器件（不包括零部件），如集成芯片、分立半導體、被動器件、MEMS器件、MCM模塊等，認證由器件供應商Tier 2來進行認證測試。而ISO26262標準認證范圍就很寬了，對象可以是實物，比如元器件，也可以是零部件；或是虛擬的非實體，比如認證一個公司流程（包括研發(fā)及生產），認證一個軟件等。我大概畫了個圖，小伙伴們先看下，有個概念。

認證標準及區(qū)別（來源：左成鋼）

9.1?ISO 26262基本概念

我們先來講一下ISO 26262功能安全標準的一些基本概念，然后再詳細來講其他的點，方便小伙伴們有個基本認知。按照慣例，我們直接回到標準原文：

?ISO 26262介紹及范圍（來源：ISO 26262-1:2011）

針對標準的適用范圍，我們提煉一下重點：

適用于道路車輛，挖掘機啥的非道路車輛就不能算；

由電子、電氣（E/E）和軟件組件組成的系統(tǒng)相關。簡單來說就是沒電的肯定就不能算，比如你的車玻璃，雖然和安全相關，開著車玻璃突然炸裂了可能就會發(fā)生安全事故，但那也不算在功能安全標準范圍內，而是算在《中國乘用車強制性國家標準》的被動安全里面的。

與安全相關的系統(tǒng)。非安全相關的，比如娛樂系統(tǒng)就不算，開車過程中音樂播放功能失效，沒法聽歌了，這就不能包含在功能安全范圍內。

然后我們再看下“安全”的定義，安全是相對于危害而言的，這一點估計有些小伙伴們還沒搞明白：

?ISO 26262范圍及術語定義（來源：ISO 26262-1:2011）

和安全相關是指，因E/E系統(tǒng)的故障行為而引起的可能的危害（hazards）；危害（hazard）的定義是：由相關項的功能異常表現而導致的傷害（harm）的潛在來源；傷害（harm）的定義是：對人身健康的物理損害（injury）或破壞（damage）；

標準術語比較拗口，我簡單總結一下，用人話來講就是：功能安全只管人會受傷的事情，只要人沒事就不管了。當然這里不僅僅是受傷了，標準還包含了damage，大家自行理解，我就不翻譯了。

最后總結一下，功能安全是用來干啥的。顧名思義，首先是要有一個具體的功能，拋開功能談安全，那就是耍流氓?；谝粋€具體的功能，比如車輛行駛過程中轉向失效導致方向盤無法轉動，這就很具體，因為轉向失效還包含了方向盤在沒有操作的情況下自己轉動的情況，這就要分開來講了。再然后就是安全，比如你的車停在那里車門自動解鎖打開了，然后東西被偷了，這也是安全，但就不算在功能安全里面，因為人沒有受傷，人沒事就不算。如果是行駛過程中門突然自己打開，人掉下去了，這就是功能安全了，大家要區(qū)分清楚。

接下來我們再來講一下目前功能安全認證的兩種類型。

9.2?功能安全流程認證及產品認證

目前業(yè)內有兩種功能安全認證，都可以拿到證書。一種是流程認證，一種是產品認證。流程認證就是指開發(fā)過程，產品認證就是指具體產品，可以是實體，比如芯片、電子零部件，也可以是開發(fā)工具；也可以是虛擬的非實體，比如軟件操作系統(tǒng)OS。

我們以SGS官網信息為例，大體可以看出來目前大家基本都在做這兩類認證，并且以流程認證居多，具體原因我們隨后再講。

功能安全認證案例（來源：SGS ）

我們先講流程認證。按筆者經驗，對于沒有相應經驗的公司，認證機構一般都是建議先做流程認證，通過流程認證后，團隊和能力基本上也就培養(yǎng)起來了，下一步就可以來做產品認證了（如果需要的話）。

因為流程認證難度較低，即使現有人員缺乏功能安全相關知識及流程經驗，經過認證機構培訓及輔導，短則半年，多則一年，一般都能通過，取得功能安全流程認證證書。流程認證一般也是基于一個具體的真實項目來開展的（一般是基于一個簡單的產品，太復雜的難度太大，純屬找刺激，不推薦），而不是憑空只做流程文檔。當然了，也可以這么做，就是只務虛，但一般不會這么做（認證機構也不推薦）。前面講了，流程認證一般是產品認證的第一步，沒有哪個公司只是為了圖個虛名，拿個流程認證證書出去忽悠客戶（也不排除這種情況），最終還是為了具體產品過認證。我們來看一下證書長啥樣：

功能安全管理流程認證證書（來源：NXP）

從上面證書里我們可以看出來，流程認證的意思就是說，根據ISO26262標準，對于安全相關的項目，你的功能安全管理能力最高可以達到ASIL D級。那有的小伙伴們可能就要問了，C級可以不？當然可以了，不過認證機構會推薦你直接做D。因為對于流程認證來講，C和D難度沒啥差別，那為何不直接上D呢？

再來說產品認證，這個就比較復雜，要求就很高了。所以即使一個公司要做產品認證，一般都會是先做流程認證，通過后再去做產品認證就會容易一些。當然了，做產品認證的難度和流程認證就不是一個量級的，需要的人員數量要多很多。同時，因為產品認證相對于偏務虛的流程認證來講，那可全是務實的事情，從具體產品設計，器件FIT值計算，FMEDA，FTA等，到軟件代碼模型檢查，測試覆蓋度等，那可都是實打實的工作要做的，具體認證周期我們下面再講。我們再來看下產品認證證書長啥樣。

?功能安全產品認證證書（來源：網絡）

從上面證書里我們可以看出來，產品認證證書是務實的，是基于具體的產品的某個功能的。我們前面也講過，功能安全一定是基于具體功能的。上面的證書認證產品是一個電機控制器，具體功能是所控制的電機扭矩的大小和方向，就是說你要多大扭矩就多大，你要哪個方向就是哪個，這其實是兩個功能，認證起來要比一個功能復雜。也就是說，要認證的功能越多，設計就越復雜，認證難度就越大，周期就越長，費用就越高。

9.3?認證周期、費用及有效期

流程認證比較簡單，我們就不多講了。產品認證很復雜，工作量很大，這個和幾個方面的因素有關：

企業(yè)現有的技術水平；產品本身的復雜度，比如大模塊就肯定要比小模塊難度大；需要認證的ASIL等級，等級越高，設計越復雜，難度越大；產品設計方案，比如你直接用更高ASIL等級的器件，難度就要低一些，當然BOM成本就要高一些；需要認證的功能，越多就越難，周期就越長；企業(yè)的人力投入，這個比較容易理解。

我們再來看下SGS給的參考，這個和筆者了解到的實際情況是差不多的。

功能安全認證周期（來源：SGS ）

產品認證很難，尤其是零部件級別的產品認證，ASIL C的還好，D就非常難了，需要企業(yè)投入的資源很多，周期很長，費用很高。

按照筆者經驗，一般來說，采用功能安全流程開發(fā)的產品，項目研發(fā)的投入是原有的2-3倍（同樣的開發(fā)內容）。企業(yè)原本的開發(fā)流程越規(guī)范，采用功能安全流程開發(fā)的投入也就越小，越不規(guī)范，投入就越高。這個很容易理解，ISO26262本質上也是個V-model，這個和汽車行業(yè)原本的零部件開發(fā)流程是一致的。對于規(guī)范的企業(yè)來講，在開發(fā)安全相關的產品時，比如硬件方面，DFMEA，FMEDA，FTA等工作本身就是要做的，是貫穿在開發(fā)流程里面的，這部分能力本就是不缺的。又比如軟件方面，配置管理工具、代碼靜態(tài)分析及測試工具等如果本來就在用，認證就會簡單得多，所以不能一概而論。

簡單來講就是，越是大企業(yè)，越是正規(guī)企業(yè)，認證越容易過，甚至可以流程認證和產品認證一起做（沒有流程認證是不可以做產品認證的，就像你必須先拿駕照才能去開車一個道理）。比如華為有一款產品，在2020年2月取得管理體系認證之后，當年11月就又取得了產品認證證書，就問你服不服。

關于具體的認證費用，筆者可以舉一個簡單的例子，大家感受一下，有個概念。比如流程認證，一般在一百萬以內，含咨詢費用和認證費用，有折扣的話，估計能談到60萬左右。因為目前國內除TUV及SGS等大家熟知的認證機構外，能做的機構也比較多了。

產品認證我們以大家熟知的VCU為例，這個產品硬件比較成熟，也比較簡單，拋開研發(fā)費用不談，單純因認證產生的費用在300萬左右，具體還是要看產品設計及OEM，不能一概而論，影響因素我們上面分析過了，在此不再贅述。

另外要提醒小伙伴們的是，功能安全證書是有有效期的，不管是流程的還是產品的。我們以下面的流程證書來舉例，可以看到有效期是三年，到期后可能需要現場審核，續(xù)證審核也是有費用的，一般都是幾萬元。

功能安全管理流程認證證書（來源：NXP）

上面已經具體分析了流程認證及產品認證，下面我們來詳細講解一下產品認證范圍。

9.4?功能安全產品認證范圍

關于功能安全可以認證的產品范圍，實際上既可以是實體，比如電子元器件、電子零部件或開發(fā)工具，也可以是虛擬的非實體，比如軟件操作系統(tǒng)OS，我們分開來講。

9.4.1?產品級功能安全認證

這是最常見的，不管是OEM還是Tier 1，一般說產品的功能安全認證，就是指某個電子零部件的認證，而相應的功能，就是這個電子零部件所能實現的功能之一。這個我們在上面拿具體產品舉過例子，在此不在贅述。

另外，產品的功能安全等級要求一定是要來自于OEM的。OEM作為整車功能安全等級定義的主導者，負責對整車所有功能安全相關的功能進行功能安全等級劃分，再和Tier 1們協(xié)商，分配到具體的零部件功能，讓相應的Tier 1來實現。比如轉向柱鎖功能，如果全部讓轉向柱鎖供應商負責實現ASIL D，難度比較大，成本也較高。OEM就可以從整車設計角度來進行功能安全等級分解，降級，讓其他零部件承擔相應的功能安全等級，共同實現ASIL D的功能安全目標，從而降低單個零部件設計難度及成本。

9.4.2?其他產品的功能安全認證

除此之外，某些開發(fā)工具（比如代碼測試工具Helix QAC），或者單純的軟件產品（如QNX操作系統(tǒng)）也可以單獨進行產品認證，道理是一樣的。我們來看一下他們的介紹及描述：

Helix QAC是權威的C/C++代碼合規(guī)性靜態(tài)分析工具，可以用于車載ECU的嵌入式軟件開發(fā)中，研發(fā)團隊可以使用Helix QAC快速地滿足功能安全項目合規(guī)性的需要。

?Helix QAC符合ASIL D級認證（來源：perforce ）

QNX操作系統(tǒng)就不用講了，大家都很熟悉了，純軟件產品。證書里寫的也是最高到D（safety goals up to ASIL D），這個和我們前面講的器件一樣，軟件在這里也是作為一個器件來進行認證的，最終的功能安全級別取決于具體的設計應用。

?QNX符合ASIL D級認證（來源：QNX ）

上面我們把產品功能安全認證適用的范圍都講完了，器件級別的認證沒有深入講，這個對我們理解“AEC-Q”認證與功能安全認證的區(qū)別有很大幫助，下面我們詳細分析一下。

9.4.3?器件類認證

對于電子元器件的功能安全認證，一般都是復雜芯片類產品（至少筆者沒見過被動器件和分立半導體器件，這些器件因復雜度較低，不需要通過認證的途徑來解決功能安全設計問題）。比如MCU，一般作為一個系統(tǒng)設計的核心，或PMIC，作為系統(tǒng)的電源，功能安全設計就很重要。我們以英飛凌為例，他家的功能安全芯片主要是MCU、PMIC、Gate driver及電機控制芯片，和Ti的差不多。

?英飛凌符合功能安全認證的產品類別（來源：英飛凌）

對于器件級別，因芯片供應商并不了解器件的具體應用及功能，所以器件的ASIL級別是基于硬件、系統(tǒng)應用來講的。芯片供應商并沒有辦法給出具體能達到的ASIL級別，而是給你一個芯片能達到的最高級別，最終產品的具體某個功能的ASIL級別就取決于Tier 1的設計了。

器件級的功能安全認證下面我們會詳細分析。

9.4.4?器件級功能安全

空談誤國，按照慣例，我們還是拿實際應用來舉例，大家看完至少對功能安全器件有個基本概念。我們以Ti對器件功能安全的分類來舉例，這是目前筆者見到的分類最清晰，且解釋最詳細的。

?功能安全產品分類（來源：ti ）

我們先把上面這個表格分解為三部分：

開發(fā)流程：分為質量管理流程（即企業(yè)現有流程）和功能安全流程（依據ISO 26262開展的管理流程，需要認證），這個做過功能安全的小伙伴們應該有體會，前者就是常規(guī)的流程，后者則要麻煩許多，耗時和工作量都不是一個數量級的；文檔：Fit值，FMD，FMEDA,FTA，功能安全手冊；證書：產品功能安全證書

Ti把功能安全相關的器件分為了三類：

1. Functional Safety-Capable：Ti可以提供功能安全設計所需的FIT值計算和FMD（失效模式分布）信息，幫助Tier 1產品設計人員做安全分析。流程方面，器件不是根據功能安全標準要求的流程開發(fā)的，而是根據Ti通用質量管理流程。

2. Functional Safety Quality-Managed：Ti提供一系列文檔來幫助Tier 1設計人員進行功能安全設計，降低產品認證的工作量及認證難度，提供的文檔包括器件的功能安全FIT值計算，FMEDA及功能安全手冊等。器件不是根據功能安全標準要求的流程開發(fā)的，而是根據Ti通用質量管理流程。

3. Functional Safety-Compliant：有證書，采用了功能安全開發(fā)流程，文檔多了FTA（故障樹分析），有功能安全證書。

我們解釋一下：

第一類產品：不屬于功能安全器件產品類別。此類器件通常沒有集成安全相關功能，但是開發(fā)功能安全系統(tǒng)時又離不開此類器件的參與。Ti 提供的FIT和FMD將有助于進行安全分析。其實這已經很好了，因為很多器件，比如被動器件和分立半導體器件（因為Ti不怎么做這類器件，就沒涉及），設計時又離不開，用的又多（比起芯片數量要多得多，不是一個數量級的），供應商一般也不提供FIT和FMD，你需要自己找數據。

第二類產品：屬于功能安全器件產品類別。此類器件通常已集成了復雜的內部監(jiān)控及診斷功能，同時TI又提供了相當多的支持文檔，用于功能安全產品設計時，可以大幅降低產品認證的工作量及認證難度。

第三類產品：功能安全合規(guī)產品。此類器件通常是集成了安全特性的復雜器件，如MCU、處理器、電機驅動芯片、電源管理芯片等。此類產品是在Ti通用質量管理流程的基礎上，采用Ti的功能安全流程開發(fā)的?？梢蕴峁〧TA（故障樹分析），有功能安全認證證書。采用此類器件可大幅降低功能安全產品的設計難度及認證難度，或者說，是設計功能安全產品的唯一高效途徑。

?功能安全合規(guī)產品（來源：ti ）

單講大道理還是太寬泛，大家可能還沒有具體概念，按老規(guī)矩，我們還是上兩個實際的產品手冊，大家看了會有個實際的感受：

?功能安全合規(guī)產品（來源：ti ）

從上面的兩個產品手冊的描述我們可以看出來：

器件首先是AEC-Q認證的，這是車載應用的基礎；合規(guī)產品會注明：“Functional Safety-Compliant”，同時注明器件的系統(tǒng)級、硬件級ASIL等級、文檔可支持的ASIL等級等信息；功能安全類別產品會注明：“Functional safety quality-managed”，同時注明器件的文檔可支持的系統(tǒng)設計的ASIL等級；

好了，看到這里小伙伴們對功能安全認證應該已經有了一些基礎的了解，接下最后我們從不同維度來總結一下“AEC-Q”認證與功能安全認證的區(qū)別。

9.5?“AEC-Q”認證與功能安全認證

我按照幾個維度進行分類，簡單匯總了一個表格：

項目AEC標準ISO26262標準認證對象僅針對電子元器件流程或產品認證方式測試流程文檔認證目的資格通用化功能安全側重點器件可靠性及一致性流程合規(guī)性交付物測試報告流程文檔及證書是否強制否否認證機構無，自測或三方試驗室有，三方認證機構如TUV，SGS認證報告無，僅有測試報告有，由認證機構頒發(fā)證書有效期無有，到期后需再次審核

兩種認證的區(qū)別（來源：左成鋼）

下面詳細講一下：

1. 認證對象：

·AEC標準認證的對象僅針對電子元器件，如集成芯片、分立半導體、被動器件、MEMS器件、MCM模塊等，認證由器件供應商Tier 2來進行認證測試。

·ISO26262標準認證的對象包括流程（對公司）及產品（實體或非實體）；

2. 認證方式：

·AEC標準認證方式就是測試，測試通過后可在產品手冊上注明符合標準即可；

·ISO26262標準認證方式最終是體現在流程文檔上(無論是流程認證，還是產品認證)，而非產品測試；

3. 認證目的：

·AEC標準認證的最初目的是為了器件資格通用化，現在基本上算是器件車載應用的一個基本要求；

·ISO26262標準認證的目的就是證明公司的開發(fā)流程或產品本身的功能安全設計是符合標準的；

4.?側重點

·AEC標準的側重點是器件的可靠性及長期供貨的一致性（主要體現在變更流程要求）；

·ISO26262標準的側重點是設計及開發(fā)流程的合規(guī)性（主要通過工具及文檔）

5.?交付物

·AEC標準認證測試后，交付物就是測試報告（不是證書）

·ISO26262認證后，交付物就是流程文檔及認證證書

6.?是否強制

·AEC標準和電子零部件測試標準一樣，都是非強制的，但是如果要做車載應用，那么通過這個測試是一個基本要求；

·ISO26262同樣也是非強制標準，是否需要過認證取決于客戶要求，或是為了降低客戶使用難度，同時樹立行業(yè)門檻；

7.?認證機構

·AEC標準講得很清楚，沒有專門的認證機構，元器件供應商自己根據標準進行測試即可；

·ISO26262是由專門的合規(guī)認證機構的，認證必須由機構進行；

8.?認證報告

·AEC-Q是沒有認證報告的，只有測試報告；

·ISO26262認證通過后，將由合規(guī)認證機構頒發(fā)認證證書；

9.?證書有效期

·AEC-Q測試報告基本是沒有有效期這個概念的，但是只要產品發(fā)生變化，就需要重新進行認證測試；

·ISO26262證書是有有效期的，這個前面講過，一般是3-5年，到期后需要重新審核，且需要一定的審核費用。

10?參考?References

1.? aecouncil /AECDocuments.html2.? jedec.org3.? microcontrollertips /what-does-automotive-qualification-mean-faq-2/4.? en.ctimes .tw/DispNews.asp?O=HK24AC0VAG6SAA00N75.? golledge /news/the-aec-q200-standard-what-does-it-really-mean/6.? ti /7.? nxp /8.? infineon /cms/cn/9.? onsemi /10.? quectel /11.? bosch-sensortec /12.? qualcomm /13.? ijert.org14.? bmw 15.? skyworksinc /16.? site.ieee.org/sagroups-2020/meetings/17.? sae.org/standards/content/j3018_201909/?src=j3016_20180618.? iso.org/certification.html19.? weibull /ho***re/issue21/hottopics21.htm20.? qorvo /design-hub/blog/automotive-quality-standards21.?Fundamentals of AEC-Q100，?MonolithicPower ，22.? sgsonline /23.? blackberry.qnx /en/developers/certifications24.? perforce /products/helix-qac

11?縮略語?Abbreviation

AEC：Automotive Electronics Council Component Technical Committee，汽車電子委員會元件技術委員會，

JEDEC：Joint ?Electronic ?Device ?Engineering ?Council，聯合電子設備工程委員會

IEEE：Institute of Electrical and Electronic Engineers，電氣與電子工程師協(xié)會

IEEE‐SA：IEEE Standards ?Association， IEEE標準協(xié)會

IEC：International ?Electrotechnical ?Committee，國際電工委員會

IATF：Internation Automotive Task Force, 國際汽車工作組

ADAS：Advanced Driver Assistance Systems，高級駕駛輔助系統(tǒng)

HMI：Human Machine Inter**，人機接口

SIP：System in Package，系統(tǒng)級封裝

SOC，System On Chip，系統(tǒng)級芯片

BLR：Board Level Reliability板級可靠性

CMOS：Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor，互補金屬氧化物半導體

ESD：Electrostatic Discharge，靜電放電

IC：Integrated Circuit，集成電路

OEM:?Original Equipment Manufacturer，原始設備制造商

PCN：Product/Process Change Notification，?產品/工藝變更通知

PCR：Product/Process Change Request，產品/工藝變更請求

SCR：Supplier Change Request，供應商變更請求

EOL：End of Line，下線測試，一般指電子零部件

EOL：End of Life，停產，一般指電子元器件

HSD：High Side Device，高邊驅動芯片

LSD：Low Side Device，低邊驅動芯片

MLCC：Multiplayer Ceramic Chip Capacitors,片式多層陶瓷電容

EMC：Electromagnetic Compatibility,電磁兼容性

DV：Design Validation，設計驗證

PV：Product Validation，產品驗證

EMI：Electromagnetic Interference，電磁干擾

DPPM：Defective Parts Per Million， 每百萬件缺陷器件數

FIT：Failure In Time，時基故障，每工作 10 億個小時發(fā)生的故障數

MTBF：Mean Time Between Failure，故障間隔平均時間

FMD：Failure Mode Distribution，失效模式分布

FMEDA：Failure Modes Effects and Diagnostic Analysis,失效模式影響及診斷分析

FTA：Fault-tree Analysis，故障樹分析

DFMEA：Design Failure Mode and Effects Analysis，設計失效模式與影響分析

FAQ：Frequently Asked Question，常見問題

第五章 無源光器件和WDM技術 目錄 5.1 無源器件的幾個常用性能參數 1 5.2 光纖和波導型無源光器件 2 5.2.1 光連接器和光耦合器 2 5.2.2 偏振控制器 3 5.2.3 光纖布拉格光柵 4 5.2.4 Mach-Zahnder濾波器 5 5.2.5 非線性環(huán)路鏡 5 5.3 光學無源器件 6 5.3.1 偏振分束器 6 5.3.2 光隔離器 7 5.3.3 光環(huán)行器 7 5.3.4 自聚焦透鏡 8 5.3.5 F-P腔濾波器 9 5.3.6 光柵 9 5.4 波分復用、解復用器件 10 5.4.1 光柵型復用、解復用器 11 5.4.2 干涉膜濾波器型復用、解復用器件 11 5.4.3 陣列波導光柵型復用、解復用器 11 5.5 光開關 12 5.5.1 機械光開關 12 5.5.2 微電機械光開關 13 5.5.3 熱光開關 13 5.5.4 波長選擇開關 14 5.5.5 高速光開關 14 5.6 WDM光纖傳輸系統(tǒng) 15 5.6.1 波分復用、密集波分復用和光頻分復用 15 5.6.2 波分復用系統(tǒng)的構成 16

第五章 無源光器件和WDM技術 5.1 無源器件的幾個常用性能參數 1.插入損耗 2.回波損耗 3.反射系數 4.工作波長范圍 5.偏振相關損耗（PDL） 6.隔離度

5.2 光纖和波導型無源光器件 波導型無源光器件是愛硅或者其他半導體材料的平面襯底上用半導體工藝制造的，容易集成形成較大規(guī)模的光器件。 5.2.1 光連接器和光耦合器 1.光連接器 光連接器的功能：將兩根光纖連接起來，且是一種可以拆裝式連接。 光連接器基本都是由插頭和插座組成，在插頭內精密安裝一個插針，光纖就固定在插針中。 影響光連接器的插入損耗的因素有兩個方面，一是被連接的兩根光纖是否匹配，被連接的兩根光纖性能參數的離散型必然會導致插入損耗的增加。二是安裝的精度。 2.光耦合器 光耦合器可以把多個光信號耦合在一起，或將光信號分到多跟光纖中。

常用的制造光耦合器的方法：研磨拋光法、熔融拉錐法和平面波導法。 3.波導耦合器

波導耦合器基本結構和光耦合器類似 波導是由不同折射率的介質構成，如圖5-6（b）所示，它是由折射率較高的薄層夾在折射率較低的介質中間形成，在相互作用區(qū)的兩個波導相互靠近產生光場的相互耦合，耦合強度與作用區(qū)的長度、波導的寬度、波導間隙、折射率及波長等因素有關。

5.2.2 偏振控制器 解決偏振匹配問題有兩種方法，一種是采用偏振保持光纖，另一種是對輸入光進行偏振控制。 偏振器的類型有波片型、電光晶體型和光纖型，其中光纖型偏振控制器因其具有抗干擾能力強、插入損耗小、易于光纖耦合等特點而得到廣泛的應用。 可轉動光纖線圈型偏振控制器 當光纖被纏繞在圓盤上彎曲成小圓圈時，光纖外面被拉伸，里面被壓縮。這種應力引起光纖的感生雙折射，使輸入光在兩個偏振方向上產生相移，從而起到控制偏振的作用。

擠壓型偏振控制器

擠壓型偏振控制器利用電磁擠壓使光纖產生附加的雙折射，達到控制偏振狀態(tài)的問題。

5.2.3 光纖布拉格光柵

光纖光柵濾波器 光纖光柵時利用光纖材料的光敏性質制作的。光敏性質是指紫外線通過光纖時，光纖的折射率會隨光強的空間分布發(fā)生相應的變化，并在紫外線撤銷后這種變化可以永久保存下來。 光纖光柵具有體積小、插損低，與普通光纖匹配良好等特點。在光纖通信和光纖傳感等領域有廣泛的應用。 啁啾光纖光柵 啁啾光纖光柵是指光纖的折射率調制幅度不變，而周期沿光柵軸線變化的光柵，其制作方法是在光纖上刻出一系列不等間距的光柵，光柵的每個點都可以看成是一個本地布拉格光柵的通帶和阻帶濾波器。 用啁啾光纖光柵作為色散補償器的優(yōu)點是器件的體積小，補償效率高，其缺點是補償帶寬較窄。

5.2.4 Mach-Zahnder濾波器 馬克詹德（Mach-Zahnder，M-Z）干涉結構可用作光調制器，也可用作光濾波器，在光通信中有廣泛的應用。

其結構由兩個3dB耦合器和兩段長度不等的波導臂組成。 圖b為透射率隨光頻率變化的曲線，可以看出它的濾波效應。

5.2.5 非線性環(huán)路鏡 非線路環(huán)路鏡（NOLM）是一個可以具有多種用途的快速開關器件，在消除脈沖序列的背景噪聲、光時分復用（OTDM）系統(tǒng)和光邏輯器件的研究中有廣泛的應用。 NOLM典型結構如圖 由2*2光纖耦合器（分光比不為50：:50）和光纖構成，光纖與耦合器的兩個臂相連形成閉合環(huán)路。當光信號輸入到耦合器時，被按一定比例分成兩束，在光纖線路中沿不同方向傳輸然后在耦合器中再次相遇。

非線性環(huán)路鏡可以用于不同的系統(tǒng)中，實現不同的目的（如可以作為一個光邏輯與門，在光復用系統(tǒng)（OTDM）中實現解復用的功能）。

5.3 光學無源器件 5.3.1 偏振分束器 先將大量路數的波分復用信號分成奇偶兩組，然后對這兩組信號進行偏振復用時超大容量的光纖通信系統(tǒng)的一種解決方案，在這個系統(tǒng)中需要偏振分束器。 偏振分束器是由兩個雙折射材料制成的棱鏡粘合在一起構成的。 雙折射材料的特征：不同偏振方向的光場分量在經過雙折射材料時有不同的折射率

5.3.2 光隔離器 光隔離器是光單向傳輸器，可以防止光反射的發(fā)生，在光通信中有廣泛的應用。 光隔離器應允許正向輸入光以最小的損耗通過，并能最大地阻止反向光通過。對正向光和反向光的損耗分別用插入衰減和隔離度表示。性能良好的隔離器的插入損耗可以降到0.3dB以下，隔離度可以達到70dB以上。 典型的光隔離器主要有兩個偏振濾光片和一個法拉第旋轉器構成，兩個偏振濾光片的偏振方向相差45°。

5.3.3 光環(huán)行器 環(huán)行器特點：當光從任意端口輸入時，只能在環(huán)行器中沿單一方向傳輸，并在下一端口輸出。 光環(huán)行器可以有不同的結構，可以使用不同的器件構成，但其最基本的原理是利用法拉第電磁旋轉效應實現光的單向傳輸。如圖是一個3端口光環(huán)行器的結構以及端口1和端口2的光路圖，它的各個組成部分功能如下。 偏振分束器：將輸入光分解成偏振正交的兩束光。 法拉第旋轉器：偏振面產生45°旋轉。 旋光板：將光的偏振面旋轉45°。

光環(huán)行器工作原理：從端口1輸入的光波被偏振分束器（PBS）分離成水平和垂直偏振光，垂直偏振光被折射，如圖中沿上面的光路傳輸，水平偏振光沿下面的光路傳輸，然后進入法拉第旋轉器。旋轉器和旋光版將兩束光旋轉45°，使原來的垂直偏振光變?yōu)樗狡窆猓粗嗳?。這兩束光被另一個偏振分束器合到一起從端口2輸出。

5.3.4 自聚焦透鏡 自聚焦透鏡（GRIN）是應用廣泛的無源光器件，主要作用是準直光束。自聚焦透鏡是一種圓柱棒狀微光學元件，其折射率分布同自聚焦光纖，只是直徑遠大于自聚焦光纖纖芯，規(guī)格為零點幾毫米到幾十毫米不等。

5.3.5 F-P腔濾波器 F-P腔也稱為法布里-玻羅干涉儀或法布里-玻羅波長標準具，其基本結構是由兩個反射界面構成，可以由兩個鏡面作為反射面，也可以由不同的介質的分界面構成。

5.3.6 光柵 廣義上講，任何一個具有周期性空間結構或周期性光學性質的衍射屏都是一個光柵。在光通信中常使用反射型平面衍射光柵，作為波長選擇器勇于波分復用系統(tǒng)中。 基本的光柵方程可以表示為

5.4 波分復用、解復用器件 波分復用器件（WDM）是波分復用系統(tǒng)中的重要組成部分，是關系波分復用系統(tǒng)性能的關鍵器件。 對波分復用器件的主要要求是： 插入損耗小，隔離度大，串擾??； 帶內平坦，帶外插入損耗變化陡峭； 溫度穩(wěn)定性好，工作穩(wěn)定、可靠 復用通路數多，各路插入損耗相差不大，尺寸小。 5.4.1 光柵型復用、解復用器 光柵型復用器的三種結構：用傳統(tǒng)的透鏡作準直器件、用自聚焦透鏡作準直器件、體光柵型解復用器。 光柵型解復用器是一種并行器件，他可以同時分開多路不同波長的信號，使各路的插入損耗都一樣，具有解復用路數多，分辨率等優(yōu)點，目前被廣泛應用于DWDM系統(tǒng)中

5.4.2 干涉膜濾波器型復用、解復用器件 干涉膜濾波器型解復用、復用器是由自聚焦透鏡和濾光片組成，濾光片由多層介質薄膜構成，它可以通過介質膜系不同的選擇構成長波通、短波通和帶通濾波器。其基本原理，可以通過每層薄膜的界面上多次反射和透射光的線性疊加來解釋。 干涉膜濾波器型復用器具有插入損耗小、隔離度高、工作穩(wěn)定等優(yōu)點。它是一種串行器件，當復用路數較多時，各路的插入損耗差異較大，但各信道間的串擾可以做的很小。

5.4.3 陣列波導光柵型復用、解復用器 由輸入波導，兩個平面耦合波導、陣列波導和輸出波導構成的。 當多波長信號被激發(fā)進某一輸入波導時，此信號將在第一個波導平面中發(fā)生衍射而耦合進陣列波導。陣列波導由很多長度一次遞增的波導路徑構成，光經過不同的波導路徑到達第二個平面耦合波導時，產生不同的相位延遲，在第二個耦合波導中相干疊加，這種陣列波導長度差所起的作用和光柵溝槽平面所起的作用相同，從而表現出光柵的功能和特性，這就是陣列波導光柵名稱的來源。 精確設計陣列波導的路徑數和長度差，可以使不用波長的信號在第二個平面耦合波導輸出端的不同位置形成主極強，分別耦合到不同的輸出波導中，從而起到解復用的作用。

5.5 光開關 光開關是構成光網絡中光交叉連接（OXC）和光分插復用（OADM）設備的核心器件，也是光網絡實現保護倒換的必須器件。其主要性能除了插入損耗、隔離度、開關速度和偏振敏感性等外，還有消光比和阻塞性質。 消光比是指開關on和off是輸出功率之比，阻塞性質是指任意輸入端的信號能否在任意時刻接通到任意輸出端的性質。 5.5.1 機械光開關 機械光開關是目前常用的一種光開關器件，可以分為移動光纖、移動套管、移動準直器、移動反光鏡、移動棱鏡和移動耦合器等多種類型。 機械光開關的優(yōu)點：插入損耗低（<1dB）、隔離度高（>45dB）,與波長和偏振無關，制作技術成熟。 缺點：開關動作時間較長（毫秒量級），體積偏大，不易做成大型的光開關矩陣，有時還存在重復性差的問題。

5.5.2 微電機械光開關 微電機械（MEMS）光開關是指由半導體材料（如Si等）構成的微機械電控結構。 它在一塊芯片上將電、機械和光合為一體，透明傳送不同速率、不同協(xié)議的業(yè)務。 基本原理：通過靜電的作用使可以活動的微鏡面發(fā)生轉動，從而改變光的傳播方向。 優(yōu)點：既有機械光開關的低損耗、低串擾、低偏振敏感性和高消光比的優(yōu)點，又有體積小、易于大規(guī)模集成等優(yōu)點。 典型的MEMS光開關可分為二維結構和三維結構。

5.5.3 熱光開關 熱光開關也是一種易制作成端口數較多的光開關，其基本結構有兩種：一種是Y型分路器結構，另一種是Much-Zahnder（MZI）干涉儀型結構。熱光開關可用硅基材料制作也可以用聚合物材料制作。 Y型分路器結構如圖所示，它采用光刻法或濕式化學刻蝕法在硅基底或聚合物基底上生成Y型波導。

MZI干涉儀型熱光開關的主導思想是利用光相位特性。結構如圖5-36所示，MZI波導一般生成在硅基底上，兩個波導臂具有相同長度，其上鍍有金屬薄膜加熱器形成相位延時器。

以1×2和2×2光開關單元為基礎，其他4×4，8×8，16×16等光開關矩陣可通過這兩種光開關單元集成而得到。

5.5.4 波長選擇開關 波長選擇開關（WSS）在可重構光分插復用器（ROADM）中有重要應用，他的基本應用類型可分為1×N和N×1兩種。1×N型WSS可以將輸入的多波長信號中的任意波長和任意數目的波長組合輸出到任意輸出端口上。 已報道的WSS實現技術主要有3種：①基于自由空間光學技術和MEMS技術；②基于平面光路（PLC）技術；③基于硅基液晶（LCOS）陣列技術。

5.5.5 高速光開關 1.LiNbO3波導型電光開關 LiNbO3波導型光開關是利用電光效應達到改變波導材料的折射率來實現的光開關，主要優(yōu)點是開關速度快、集成方便，是未來光交換技術中需要的高速器件。 不足之處是插入損耗較大，偏振相關損耗和串擾較高，價格昂貴。 半導體光放大器門型開關 半導體光放大器（SOA）是一種用途廣泛的光放大器件，屬于有源器件。 基本原理：增益介質的受激輻射帶來的光放大。由于SOA在不同泵浦狀態(tài)下表現出對入射光的吸收或放大兩種作用，利用特性可以構造基本的門型光開關單元。 SOA開關是一種有源器件，泵浦增益補償了開關損耗，可以實現無插損開關，可以同時獲得光增益（大約10dB左右的增益）。此外SOA型光開關還具有開關速度快，易于集成等特點。

5.6 WDM光纖傳輸系統(tǒng) WDM技術以較低的成本、較簡單的結構形式成幾倍、數十倍、數百倍地擴大單根光纖的傳輸容量，使其成為光網絡中的主導技術。 5.6.1 波分復用、密集波分復用和光頻分復用 波分復用技術是指不同波長的多個獨立光信號復用在一起，在同一光纖中同時傳輸。 波分復用技術可以有波分復用（WDM）、密集波分復用（DWDM）、光頻分復用（OFDM）等不同的提法。 目前WDM系統(tǒng)主要指母雞波分復用系統(tǒng)，它的主要優(yōu)點是： 充分利用光纖的低損耗波段，大大增加光纖的傳輸容量，降低成本。 對各信道傳輸的信號的頻率、格式具有透明性，有利于數字信號和模擬信號的兼容。 節(jié)省光纖和光中繼器，便于對已建成的系統(tǒng)進行擴容。 可提供波長選路，使建立透明、靈活、具有高度生存性的WDM光通信網成為可能。 5.6.2 波分復用系統(tǒng)的構成 波分復用（WDM）系統(tǒng)可以分為單向傳輸方式和多項傳輸方式。從它對外的光接口來看，又可分為集成式WDM系統(tǒng)和開放式WDM系統(tǒng)。

摘錄自： [1] 顧畹儀. 光纖通信.第2版[M]. 人民郵電出版社, 2011.

在處理工業(yè)靜電時,相信很多客戶已經使用過離子風機、離子風棒、離子風嘴等除靜電設備了，今天，一款更智能更符合工業(yè)4.0要求的VESD除靜電設備-智能聯網感測型靜電消除器，看完刷新您對工業(yè)靜電控制設備的認知。

感測型靜電消除器是一種用于消除靜電的裝置，它可以通過感測靜電的存在并自動釋放相反極性的電荷來中和靜電，從而減少或消除靜電的危害。

感測型靜電消除器通常使用的傳感器可以檢測到靜電的存在，并將信號傳送給控制電路。控制電路根據傳感器提供的信息，自動釋放相反極性的電荷，將靜電中和掉。

感測型靜電消除器廣泛應用于電子、印刷、塑料、紡織、醫(yī)療、航空航天等行業(yè)，以防止靜電造成的危害，例如電子元器件的損壞、打印品質的下降、塑料薄膜的粘連、纖維材料的纏結、醫(yī)療設備的故障等。

網絡監(jiān)控感測型離子風棒是感測型靜電消除器的一種，它內置感測型離子發(fā)生器，能夠對外界環(huán)境電荷進行快速平衡。該設備智能控制，無需人工點檢，達到全自動靜電消除并具備異常報警功能。能讓ESD管理者或使用者及時發(fā)現問題，快速準確的解決問題?。網絡監(jiān)控感測型離子風棒采用脈沖AC高壓輸出的工作原理，可快速高效地消除靜電，通過內置感測和反饋功能，依據外界環(huán)境電荷的變化，快速供應與外界帶電量相異的離子，實現快速靜電中和及消除；高精度控制離子平衡的同時，且高效除靜電的性能。是一款集感測，聯網，通訊數據互傳的智能感測型離子風棒。

智能感測型離子風機也是感測型靜電消除器的一種,相比于普通的風扇型除靜電設備,它不僅除靜電時間和離子平衡度這兩項指標出色,而且增加了聯網監(jiān)控/智能感測的功能,符合未來工業(yè)4.0的要求,能夠自動感測目標物所帶的靜電荷,自我調節(jié)并通過無線/有限網絡將數據實時傳輸至ESD監(jiān)控系統(tǒng),實現靜電在線實時監(jiān)控、數據追溯；方便管理人員進行數據分析,針對靜電不達標的環(huán)節(jié)進行整改，從而提高ESD管控效率，降低溯源成本，提高生產質量。