汽車芯片檢測標準現狀與進展

摘 要：本文對全球汽車芯片產業的現狀進行分析，重點介紹現行有關汽車芯片行業標準的內容和特點，以及我國汽車芯片標準體系的建設進展，提出相應的意見和建議，為汽車芯片的技術創新和產業發展提供參考。

關鍵詞：汽車芯片，標準，認證，標準體系

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的核心，在智能汽車產業快速崛起和飛速發展的當下，汽車芯片的需求也在急速上升。汽車的智能化、網聯化對芯片的技術水平提出了更高的要求，更高的算力、更豐富的功能，這對國產汽車芯片行業既是挑戰也是機遇。汽車芯片的可靠性測試是保證汽車芯片在復雜的汽車環境中正常工作的重要手段，也是汽車芯片的設計、生產和應用的必要環節。汽車芯片的可靠性測試涉及到多個方面，包括芯片的設計、制造、封裝、測試、認證等，需要遵循一定的標準和規范，以確保芯片在汽車環境下的可靠性和穩定性。

1 汽車芯片產業背景

1.1 全球汽車芯片產業現狀

根據美國半導體行業協會（SIA）的報告顯示，2022年全球半導體市場總產值5740億美元，其中汽車用半導體在全球半導體市場中的份額高達14%，是僅次于通訊領域（30%）和計算機（26%）的第三大應用場景（見圖1）。2019年全球汽車芯片市場的銷售規模達到410.13億美元，到2022年，該市場擴大至651億美元，成為半導體細分領域中增速最快的部分。

就地區分布而言（見表1），2019年位列全球第一的是歐洲汽車芯片市場，其產值達到150.88億美元，占全球汽車芯片總產值的36.79%。全球第二大汽車芯片市場是美國，其總產值達到133.87億美元，占全球總量的32 .6 4%。日本汽車芯片以106.77億美元的總產值，占全球汽車芯片總產值的26.03%。相比之下，中國大陸2019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，占全球總產值不到3%[1]。

根據產品的功能類型來看，汽車芯片主要有計算與邏輯芯片、傳感芯片、通信芯片、功率芯片和其他芯片等類型，其中，計算與邏輯芯片和功率芯片處于市場主導地位，占據了整個汽車芯片市場的55%以上。由于近年來汽車智能化、網聯化以及新能源技術的快速進步，汽車產業中60%到70%的技術創新都受到了汽車電子技術的推動。以MCU（Microcontroller Unit，微控制單元）為例，傳統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300顆。這些MCU的應用領域涵蓋了ADAS（高級駕駛輔助系統）、車身控制、底盤與安全、信息娛樂以及動力系統等各個方面，幾乎無所不在[2-3]。

1.2 汽車芯片技術要求

與其他類別芯片產品相比，由于汽車產品對安全性能的特殊要求，汽車芯片對工作溫度范圍、容錯率、使用壽命的標準更高，這些芯片需要具備高性能、小型化和低能耗等特點，同時也必須符合高可靠性和長壽命的要求，僅次于軍工級，見表2。

2 汽車芯片檢測標準現狀

2.1 概述

標準是檢測行業所有工作的基礎準則。汽車芯片產品從設計制造到實車匹配階段通常需要符合多項標準認證[4-8]。首先是北美汽車產業所推出的AEC-Q系列可靠性標準，針對汽車電子元件的可靠性和穩定性進行了嚴格規定。其次，供應商還需要符合ISO/TS 16949規范，這是一項零缺陷（ZeroDefect）的供應鏈品質管理標準。ISO 26262定義了適用于汽車電子和電氣安全相關系統生命周期的汽車設備的功能安全性。這些標準的認證可以幫助供應商確保其產品符合汽車行業的嚴格要求，從而提高其在供應鏈中的競爭力。

2.2 AEC-Q系列標準

AEC系列標準是由美國汽車工程師協會（SAEI nter nat iona l）制定的一系列與汽車電子設備和元件相關的國際標準。A EC代表了“Automot iveElectronics Council”，即汽車電子委員會。這些標準旨在確保在汽車電子領域使用的電子元件和設備的可靠性、耐用性和性能，以滿足汽車行業的嚴格要求。它所涉及的內容非常廣泛，從不同方面分別對汽車電子元件的技術性要求、應力測試規范等進行了詳細的規定（見表3）。

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

AEC系列標準在汽車電子領域發揮著重要作用。通過明確的測試要求和嚴格的質量標準，這些標準確保了汽車電子部件的可靠性和穩定性。通過遵循AEC標準，汽車制造商和供應商能夠提高產品質量，減少故障率，并確保汽車電子系統在各種復雜條件下的可靠運行。這些標準的實施為駕駛員和乘客提供了更安全、更可靠的出行環境，同時提升了整個汽車行業的可持續發展和競爭力。

2.3 ISO/TS 16949質量體系要求

1994年起，作為汽車生產的兩大基地之一，通用汽車、福特和克萊斯勒作為美國的三大汽車公司開始采用QS-9000作為其供應商統一的質量管理體系標準。與此同時，歐洲尤其是德國等生產基地，也相繼發布了各自相應的質量管理體系標準，例如VDA6.1、AVSQ94和EAQF等。為避免供應商重復認證，統一國際汽車質量系統規范，全球主要汽車制造商和協會聯合成立了國際汽車工作組，在ISO90 01的基礎上增加了汽車行業的技術要求，制定ISO/TS 16949作為全球通用的汽車行業質量體系標準，以同時滿足各國整車廠的要求。

ISO/TS 16949標準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，并規定這些制造商必須直接參與汽車的生產制造，通過這些活動為產品增值，不具備生產制造功能的公司和廠家是無法獲得認證的，例如芯片設計企業、相關公司總部和物流中心等支持性質的機構，以及在產業鏈中所涉及的設備和工具的廠家。

ISO/TS 16949認證流程包括初次認證、年度監督檢查和復評認證等階段。對于獲得認證注冊的公司，ISO/TS 16949要求提供至少連續12個月的生產和質量管理記錄，這其中需要包含有完整的內部評審以及管理評審記錄。對于沒有12個月的記錄的新設立的廠商，可以先進行符合質量系統規范要求的評審，由認證公司頒發“符合性證明”。在具備12個月記錄后，可以進行認證審核注冊。

2.4 ISO 26262道路車輛功能安全

ISO 26262是一項國際標準，名為《道路車輛功能安全》，主要關注裝配在量產道路車輛上的電子電氣系統的功能安全，是首個適用于大規模生產產品的功能安全標準。

ISO 26262源自于電子、電氣及可編程器件功能安全基本標準IEC 61508，而IEC 61508是國際電工委員會IEC指定的通用型標準，ISO 26262則是在此基礎上特定用于汽車行業中的零部件提出的功能安全要求，涉及的范圍有電氣器件、電子設備、可編程電子器件等，而機械、液壓等非電子電氣系統則不在該標準適用范圍內。

ISO 26262是一套復雜的認證體系，主要涵蓋生產流程認證和產品功能認證兩方面。其要求安全機制符合各級別的汽車安全完整性水平（ASIL）認證。ASIL等級的確定基于嚴重度（Severity，簡稱S）、暴露幾率（E xposu re，縮寫為E）、可控度（Control，縮寫為C）這三個影響因子。ISO 26262定義了四種不同的ASIL等級：ASIL A、ASIL B、ASILC和ASIL D，用于表示降低特定風險所需的程度。其中，ASIL D代表產品的最高安全完整性，而ASILA則代表最低的安全完整性。如果識別出QM（非安全相關的質量管理）風險，則不需要對應的安全要求。針對特定風險評估的ASIL等級會指定相應的安全目標，根據這些安全目標產生的安全要求也必須根據相應的ASIL等級確定。

3 我國汽車芯片標準化進程

我國汽車芯片標準化工作尚未完備，目前正在積極籌劃過程中[9]。工業和信息化部科技司于2023年發布了《國家汽車芯片標準體系建設指南》，主要從建設指導思想、基本原則、建設目標、建設思路、標準體系的體系架構和體系內容，以及組織實施等方面對我國汽車芯片標準體系建設進行了指導和規劃。

根據不同類別的汽車芯片所具有不同的性能要求、功能要求和試驗方法，結合汽車芯片標準體系的技術結構框架，可以將汽車芯片標準體系分為四個大類：基礎、通用要求、產品與技術應用以及匹配試驗。進一步地，根據各類芯片產品標準在內容和技術要求上的差異性和共同性，可細分成17個子類，為標準體系的內容提供了完整性、合理的結構和清晰的界限（見圖2）。

這一標準體系的建立將大力推動我國汽車芯片產業的技術發展和應用，創造適宜技術革新創新的優勢環境，加強我國汽車芯片產業的技術水平，增強國產企業的國際競爭力，推動構建科學、高效和可持續發展的行業生態，推動整個行業向著更加可持續的發展方向邁進。

4 啟示和建議

（1）新能源汽車和智能網聯汽車在我國目前形勢較好，想要抓住這個機遇夯實基礎并拓寬市場不僅需要各大企業廠商的努力，更要從國家層面從上到下形成統一的產業發展戰略方向和關鍵攻關目標，跨部門、跨地域進行溝通協作，積極統籌建設整合資源，尤其是結合當地的市場特點和資源優勢制定有針對性的扶持政策，加大對重點項目、創新企業的扶持力度，建立起地方、行業和企業之間協同合作的創新機制，共同推進汽車芯片產業鏈的發展。

（2）整合行業的優勢資源，展開核心技術的集中攻關。支持企業加大對關鍵技術的攻關力度，提高自主創新能力，推動車用半導體和元器件的技術進步和突破。同時，努力攻克汽車芯片設計、工藝封裝、評測認證、集成應用、標準制定等關鍵核心共性技術，逐步解決芯片制造的困境。

（3）建立符合中國國情并與國際標準接軌的國家標準和行業標準體系，明確汽車芯片產品的認證評價標準和測試流程。建立研發與標準創新的同步機制，鼓勵優秀企業、機構以及行業進行研發與標準的同步示范評定與評級，促進科研、標準和產業的協作與共同發展。

（4）積極參與國際標準制定，跟蹤行業國際動態。發揮政府導向作用，鼓勵企業和機構積極參與特別關注貿易提案、TBT通報評議，形成工作機制，并將工作成果及時向企業通報，增強企業參與的積極性。

（5）建立面向汽車芯片產業的專業化人才培養體系，包括鼓勵高校設立相關專業的本科和研究生教育課程，設置實踐教學環節和實習崗位，提升學生的實際操作能力和行業適應能力。促進汽車芯片領域的科研院所與高等院校之間的合作交流，加強產學研用結合，鼓勵科研成果轉化為實際應用，為產業發展提供更多技術支持和人才儲備。

（6）企業應持續增加對研發的投入，不斷推動技術創新，提高產品科技含量和技術專利，提升產品的核心競爭力。加強對新一代材料、工藝以及設計等方面的研究，提升產品性能，降低功耗，提高集成度。此外，積極跟蹤行業趨勢和標準變化，以確保企業技術處于行業領先地位。

（7）檢測機構應提升自身業務水平，重視對芯片汽車檢測的產業布局，加強對新型芯片汽車檢測技術的研究和開發，更新檢測設備，積極爭取國際上的檢測認證資質，提升國內檢測認證的國際影響力。同時，積極參與國際標準制定工作，確保國內的檢測技術和標準與國際接軌，為國內外企業提供更具競爭力的服務。

參考文獻

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[9]李錚，文清浩.中國汽車芯片標準體系建設解讀[J].中國汽車，2023（1）：11-15.

作者簡介

婁珂，博士研究生，研究方向為芯片檢測及標準化。

（責任編輯：袁文靜）

基金項目：本文受深圳市高新區發展專項創新平臺建設項目“高端醫療器械產業中試基地”資助。