摘 要：本文對(duì)全球汽車芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，重點(diǎn)介紹現(xiàn)行有關(guān)汽車芯片行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容和特點(diǎn)，以及我國(guó)汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)進(jìn)展，提出相應(yīng)的意見和建議，為汽車芯片的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：汽車芯片，標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)證，標(biāo)準(zhǔn)體系

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.19.042

0 引 言

汽車芯片是汽車電子系統(tǒng)的核心，在智能汽車產(chǎn)業(yè)快速崛起和飛速發(fā)展的當(dāng)下，汽車芯片的需求也在急速上升。汽車的智能化、網(wǎng)聯(lián)化對(duì)芯片的技術(shù)水平提出了更高的要求，更高的算力、更豐富的功能，這對(duì)國(guó)產(chǎn)汽車芯片行業(yè)既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。汽車芯片的可靠性測(cè)試是保證汽車芯片在復(fù)雜的汽車環(huán)境中正常工作的重要手段，也是汽車芯片的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用的必要環(huán)節(jié)。汽車芯片的可靠性測(cè)試涉及到多個(gè)方面，包括芯片的設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試、認(rèn)證等，需要遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保芯片在汽車環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性。

1 汽車芯片產(chǎn)業(yè)背景

1.1 全球汽車芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

根據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）的報(bào)告顯示，2022年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)總產(chǎn)值5740億美元，其中汽車用半導(dǎo)體在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)中的份額高達(dá)14%，是僅次于通訊領(lǐng)域（30%）和計(jì)算機(jī)（26%）的第三大應(yīng)用場(chǎng)景（見圖1）。2019年全球汽車芯片市場(chǎng)的銷售規(guī)模達(dá)到410.13億美元，到2022年，該市場(chǎng)擴(kuò)大至651億美元，成為半導(dǎo)體細(xì)分領(lǐng)域中增速最快的部分。

就地區(qū)分布而言（見表1），2019年位列全球第一的是歐洲汽車芯片市場(chǎng)，其產(chǎn)值達(dá)到150.88億美元，占全球汽車芯片總產(chǎn)值的36.79%。全球第二大汽車芯片市場(chǎng)是美國(guó)，其總產(chǎn)值達(dá)到133.87億美元，占全球總量的32 .6 4%。日本汽車芯片以106.77億美元的總產(chǎn)值，占全球汽車芯片總產(chǎn)值的26.03%。相比之下，中國(guó)大陸2019年汽車芯片銷售收入與歐美日相比存在巨大差距，僅約為10.06億美元左右，占全球總產(chǎn)值不到3%[1]。

根據(jù)產(chǎn)品的功能類型來(lái)看，汽車芯片主要有計(jì)算與邏輯芯片、傳感芯片、通信芯片、功率芯片和其他芯片等類型，其中，計(jì)算與邏輯芯片和功率芯片處于市場(chǎng)主導(dǎo)地位，占據(jù)了整個(gè)汽車芯片市場(chǎng)的55%以上。由于近年來(lái)汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化以及新能源技術(shù)的快速進(jìn)步，汽車產(chǎn)業(yè)中60%到70%的技術(shù)創(chuàng)新都受到了汽車電子技術(shù)的推動(dòng)。以MCU（Microcontroller Unit，微控制單元）為例，傳統(tǒng)汽車單輛平均使用大約70顆的MCU，而新能源汽車則需要使用超過(guò)300顆。這些MCU的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）、車身控制、底盤與安全、信息娛樂(lè)以及動(dòng)力系統(tǒng)等各個(gè)方面，幾乎無(wú)所不在[2-3]。

1.2 汽車芯片技術(shù)要求

與其他類別芯片產(chǎn)品相比，由于汽車產(chǎn)品對(duì)安全性能的特殊要求，汽車芯片對(duì)工作溫度范圍、容錯(cuò)率、使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)更高，這些芯片需要具備高性能、小型化和低能耗等特點(diǎn)，同時(shí)也必須符合高可靠性和長(zhǎng)壽命的要求，僅次于軍工級(jí)，見表2。

2 汽車芯片檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2.1 概述

標(biāo)準(zhǔn)是檢測(cè)行業(yè)所有工作的基礎(chǔ)準(zhǔn)則。汽車芯片產(chǎn)品從設(shè)計(jì)制造到實(shí)車匹配階段通常需要符合多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證[4-8]。首先是北美汽車產(chǎn)業(yè)所推出的AEC-Q系列可靠性標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)汽車電子元件的可靠性和穩(wěn)定性進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。其次，供應(yīng)商還需要符合ISO/TS 16949規(guī)范，這是一項(xiàng)零缺陷（ZeroDefect）的供應(yīng)鏈品質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)。ISO 26262定義了適用于汽車電子和電氣安全相關(guān)系統(tǒng)生命周期的汽車設(shè)備的功能安全性。這些標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證可以幫助供應(yīng)商確保其產(chǎn)品符合汽車行業(yè)的嚴(yán)格要求，從而提高其在供應(yīng)鏈中的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.2 AEC-Q系列標(biāo)準(zhǔn)

AEC系列標(biāo)準(zhǔn)是由美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAEI nter nat iona l）制定的一系列與汽車電子設(shè)備和元件相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。A EC代表了“Automot iveElectronics Council”，即汽車電子委員會(huì)。這些標(biāo)準(zhǔn)旨在確保在汽車電子領(lǐng)域使用的電子元件和設(shè)備的可靠性、耐用性和性能，以滿足汽車行業(yè)的嚴(yán)格要求。它所涉及的內(nèi)容非常廣泛，從不同方面分別對(duì)汽車電子元件的技術(shù)性要求、應(yīng)力測(cè)試規(guī)范等進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定（見表3）。

AEC系列標(biāo)準(zhǔn)的制定有助于確保汽車電子元件在車輛的整個(gè)壽命周期內(nèi)，從生產(chǎn)到使用，都能夠滿足高要求的性能和可靠性標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)遵循AEC系列標(biāo)準(zhǔn)，汽車制造商和供應(yīng)商可以降低產(chǎn)品故障率，提高車輛質(zhì)量，減少維修和召回的成本，并提供更安全、更可靠的駕駛體驗(yàn)。

AEC系列標(biāo)準(zhǔn)在汽車電子領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。通過(guò)明確的測(cè)試要求和嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)確保了汽車電子部件的可靠性和穩(wěn)定性。通過(guò)遵循AEC標(biāo)準(zhǔn)，汽車制造商和供應(yīng)商能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少故障率，并確保汽車電子系統(tǒng)在各種復(fù)雜條件下的可靠運(yùn)行。這些標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施為駕駛員和乘客提供了更安全、更可靠的出行環(huán)境，同時(shí)提升了整個(gè)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)力。

2.3 ISO/TS 16949質(zhì)量體系要求

1994年起，作為汽車生產(chǎn)的兩大基地之一，通用汽車、福特和克萊斯勒作為美國(guó)的三大汽車公司開始采用QS-9000作為其供應(yīng)商統(tǒng)一的質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，歐洲尤其是德國(guó)等生產(chǎn)基地，也相繼發(fā)布了各自相應(yīng)的質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)，例如VDA6.1、AVSQ94和EAQF等。為避免供應(yīng)商重復(fù)認(rèn)證，統(tǒng)一國(guó)際汽車質(zhì)量系統(tǒng)規(guī)范，全球主要汽車制造商和協(xié)會(huì)聯(lián)合成立了國(guó)際汽車工作組，在ISO90 01的基礎(chǔ)上增加了汽車行業(yè)的技術(shù)要求，制定ISO/TS 16949作為全球通用的汽車行業(yè)質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)，以同時(shí)滿足各國(guó)整車廠的要求。

ISO/TS 16949標(biāo)準(zhǔn)有著明確的限定范圍，僅適用于汽車整車廠和其直接零部件制造商，并規(guī)定這些制造商必須直接參與汽車的生產(chǎn)制造，通過(guò)這些活動(dòng)為產(chǎn)品增值，不具備生產(chǎn)制造功能的公司和廠家是無(wú)法獲得認(rèn)證的，例如芯片設(shè)計(jì)企業(yè)、相關(guān)公司總部和物流中心等支持性質(zhì)的機(jī)構(gòu)，以及在產(chǎn)業(yè)鏈中所涉及的設(shè)備和工具的廠家。

ISO/TS 16949認(rèn)證流程包括初次認(rèn)證、年度監(jiān)督檢查和復(fù)評(píng)認(rèn)證等階段。對(duì)于獲得認(rèn)證注冊(cè)的公司，ISO/TS 16949要求提供至少連續(xù)12個(gè)月的生產(chǎn)和質(zhì)量管理記錄，這其中需要包含有完整的內(nèi)部評(píng)審以及管理評(píng)審記錄。對(duì)于沒(méi)有12個(gè)月的記錄的新設(shè)立的廠商，可以先進(jìn)行符合質(zhì)量系統(tǒng)規(guī)范要求的評(píng)審，由認(rèn)證公司頒發(fā)“符合性證明”。在具備12個(gè)月記錄后，可以進(jìn)行認(rèn)證審核注冊(cè)。

2.4 ISO 26262道路車輛功能安全

ISO 26262是一項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，名為《道路車輛功能安全》，主要關(guān)注裝配在量產(chǎn)道路車輛上的電子電氣系統(tǒng)的功能安全，是首個(gè)適用于大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品的功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

ISO 26262源自于電子、電氣及可編程器件功能安全基本標(biāo)準(zhǔn)IEC 61508，而IEC 61508是國(guó)際電工委員會(huì)IEC指定的通用型標(biāo)準(zhǔn)，ISO 26262則是在此基礎(chǔ)上特定用于汽車行業(yè)中的零部件提出的功能安全要求，涉及的范圍有電氣器件、電子設(shè)備、可編程電子器件等，而機(jī)械、液壓等非電子電氣系統(tǒng)則不在該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍內(nèi)。

ISO 26262是一套復(fù)雜的認(rèn)證體系，主要涵蓋生產(chǎn)流程認(rèn)證和產(chǎn)品功能認(rèn)證兩方面。其要求安全機(jī)制符合各級(jí)別的汽車安全完整性水平（ASIL）認(rèn)證。ASIL等級(jí)的確定基于嚴(yán)重度（Severity，簡(jiǎn)稱S）、暴露幾率（E xposu re，縮寫為E）、可控度（Control，縮寫為C）這三個(gè)影響因子。ISO 26262定義了四種不同的ASIL等級(jí)：ASIL A、ASIL B、ASILC和ASIL D，用于表示降低特定風(fēng)險(xiǎn)所需的程度。其中，ASIL D代表產(chǎn)品的最高安全完整性，而ASILA則代表最低的安全完整性。如果識(shí)別出QM（非安全相關(guān)的質(zhì)量管理）風(fēng)險(xiǎn)，則不需要對(duì)應(yīng)的安全要求。針對(duì)特定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的ASIL等級(jí)會(huì)指定相應(yīng)的安全目標(biāo)，根據(jù)這些安全目標(biāo)產(chǎn)生的安全要求也必須根據(jù)相應(yīng)的ASIL等級(jí)確定。

3 我國(guó)汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程

我國(guó)汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)化工作尚未完備，目前正在積極籌劃過(guò)程中[9]。工業(yè)和信息化部科技司于2023年發(fā)布了《國(guó)家汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，主要從建設(shè)指導(dǎo)思想、基本原則、建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)思路、標(biāo)準(zhǔn)體系的體系架構(gòu)和體系內(nèi)容，以及組織實(shí)施等方面對(duì)我國(guó)汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)進(jìn)行了指導(dǎo)和規(guī)劃。

根據(jù)不同類別的汽車芯片所具有不同的性能要求、功能要求和試驗(yàn)方法，結(jié)合汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)體系的技術(shù)結(jié)構(gòu)框架，可以將汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)體系分為四個(gè)大類：基礎(chǔ)、通用要求、產(chǎn)品與技術(shù)應(yīng)用以及匹配試驗(yàn)。進(jìn)一步地，根據(jù)各類芯片產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)容和技術(shù)要求上的差異性和共同性，可細(xì)分成17個(gè)子類，為標(biāo)準(zhǔn)體系的內(nèi)容提供了完整性、合理的結(jié)構(gòu)和清晰的界限（見圖2）。

這一標(biāo)準(zhǔn)體系的建立將大力推動(dòng)我國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，創(chuàng)造適宜技術(shù)革新創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì)環(huán)境，加強(qiáng)我國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)構(gòu)建科學(xué)、高效和可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)生態(tài)，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)向著更加可持續(xù)的發(fā)展方向邁進(jìn)。

4 啟示和建議

（1）新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車在我國(guó)目前形勢(shì)較好，想要抓住這個(gè)機(jī)遇夯實(shí)基礎(chǔ)并拓寬市場(chǎng)不僅需要各大企業(yè)廠商的努力，更要從國(guó)家層面從上到下形成統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方向和關(guān)鍵攻關(guān)目標(biāo)，跨部門、跨地域進(jìn)行溝通協(xié)作，積極統(tǒng)籌建設(shè)整合資源，尤其是結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖袌?chǎng)特點(diǎn)和資源優(yōu)勢(shì)制定有針對(duì)性的扶持政策，加大對(duì)重點(diǎn)項(xiàng)目、創(chuàng)新企業(yè)的扶持力度，建立起地方、行業(yè)和企業(yè)之間協(xié)同合作的創(chuàng)新機(jī)制，共同推進(jìn)汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

（2）整合行業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源，展開核心技術(shù)的集中攻關(guān)。支持企業(yè)加大對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)力度，提高自主創(chuàng)新能力，推動(dòng)車用半導(dǎo)體和元器件的技術(shù)進(jìn)步和突破。同時(shí)，努力攻克汽車芯片設(shè)計(jì)、工藝封裝、評(píng)測(cè)認(rèn)證、集成應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)制定等關(guān)鍵核心共性技術(shù)，逐步解決芯片制造的困境。

（3）建立符合中國(guó)國(guó)情并與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，明確汽車芯片產(chǎn)品的認(rèn)證評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試流程。建立研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新的同步機(jī)制，鼓勵(lì)優(yōu)秀企業(yè)、機(jī)構(gòu)以及行業(yè)進(jìn)行研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)的同步示范評(píng)定與評(píng)級(jí)，促進(jìn)科研、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)的協(xié)作與共同發(fā)展。

（4）積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，跟蹤行業(yè)國(guó)際動(dòng)態(tài)。發(fā)揮政府導(dǎo)向作用，鼓勵(lì)企業(yè)和機(jī)構(gòu)積極參與特別關(guān)注貿(mào)易提案、TBT通報(bào)評(píng)議，形成工作機(jī)制，并將工作成果及時(shí)向企業(yè)通報(bào)，增強(qiáng)企業(yè)參與的積極性。

（5）建立面向汽車芯片產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化人才培養(yǎng)體系，包括鼓勵(lì)高校設(shè)立相關(guān)專業(yè)的本科和研究生教育課程，設(shè)置實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)習(xí)崗位，提升學(xué)生的實(shí)際操作能力和行業(yè)適應(yīng)能力。促進(jìn)汽車芯片領(lǐng)域的科研院所與高等院校之間的合作交流，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，鼓勵(lì)科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更多技術(shù)支持和人才儲(chǔ)備。

（6）企業(yè)應(yīng)持續(xù)增加對(duì)研發(fā)的投入，不斷推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品科技含量和技術(shù)專利，提升產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。加強(qiáng)對(duì)新一代材料、工藝以及設(shè)計(jì)等方面的研究，提升產(chǎn)品性能，降低功耗，提高集成度。此外，積極跟蹤行業(yè)趨勢(shì)和標(biāo)準(zhǔn)變化，以確保企業(yè)技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

（7）檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)提升自身業(yè)務(wù)水平，重視對(duì)芯片汽車檢測(cè)的產(chǎn)業(yè)布局，加強(qiáng)對(duì)新型芯片汽車檢測(cè)技術(shù)的研究和開發(fā)，更新檢測(cè)設(shè)備，積極爭(zhēng)取國(guó)際上的檢測(cè)認(rèn)證資質(zhì)，提升國(guó)內(nèi)檢測(cè)認(rèn)證的國(guó)際影響力。同時(shí)，積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定工作，確保國(guó)內(nèi)的檢測(cè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，為國(guó)內(nèi)外企業(yè)提供更具競(jìng)爭(zhēng)力的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱晶.全球汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及對(duì)我國(guó)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議[J].中國(guó)集成電路，2021，30（3）：11-17.

[2]王若達(dá)，夏夢(mèng)陽(yáng)，解楠，等.全球汽車芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及布局[J].中國(guó)集成電路，2022（8）：10-14.

[3]張送.汽車芯片的特點(diǎn)及其應(yīng)用分析[J].電子質(zhì)量， 2022（3）：73-75.

[4]趙鑫，殷夢(mèng)迪，陳大為.以標(biāo)準(zhǔn)化為引領(lǐng)推動(dòng)我國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展[J].技術(shù)熱點(diǎn)，2019（6）：47-50.

[5]劉磊，唐夢(mèng)瑤，張燁，等.我國(guó)汽車芯片檢測(cè)認(rèn)證現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2022，40（6）：105-109.

[6]吳含冰.汽車電子元器件可靠性標(biāo)準(zhǔn)研究[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2020（8）：39-47.

[7]張秋，閆美存.汽車電子委員會(huì)汽車級(jí)電子元器件標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求研究[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2019（Z1）：43-46+50.

[8]楊公安，李峰.車規(guī)芯片驗(yàn)證流程與展望[J].電子技術(shù)，2021，50（6）：4-7.

[9]李錚，文清浩.中國(guó)汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)解讀[J].中國(guó)汽車，2023（1）：11-15.

作者簡(jiǎn)介

婁珂，博士研究生，研究方向?yàn)樾酒瑱z測(cè)及標(biāo)準(zhǔn)化。

（責(zé)任編輯：袁文靜）

基金項(xiàng)目：本文受深圳市高新區(qū)發(fā)展專項(xiàng)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目“高端醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)中試基地”資助。