摘 要：本文對全球汽車芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀進行分析，重點介紹現(xiàn)行有關(guān)汽車芯片行業(yè)標準的內(nèi)容和特點，以及我國汽車芯片標準體系的建設(shè)進展，提出相應的意見和建議，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(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，這對國產(chǎn)汽車芯片行業(yè)既是挑戰(zhàn)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(huán)境中正常工作的重要手段，也是汽車芯片的設(shè)計、生產(chǎn)和應用的必要環(huán)節(jié)。汽車芯片的可靠性測試涉及到多個方面，包括芯片的設(shè)計、制造、封裝、測試、認證等，需要遵循一定的標準和規(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)美國半導體行業(yè)協(xié)會（SIA）的報告顯示，2022年全球半導體市場總產(chǎn)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(lǐng)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(guī)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(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，其產(chǎn)值達到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是美國，其總產(chǎn)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(chǎn)值，占全球汽車芯片總產(chǎn)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(chǎn)值不到3%[1]。

根據(jù)產(chǎn)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(jù)了整個汽車芯片市場的55%以上。由于近年來汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化以及新能源技術(shù)的快速進步，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。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300顆。這些MCU的應用領(lǐng)域涵蓋了ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）、車身控制、底盤與安全、信息娛樂以及動力系統(tǒng)等各個方面，幾乎無所不在[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(xiàn)狀

2.1 概述

標準是檢測行業(yè)所有工作的基礎(chǔ)準則。汽車芯片產(chǎn)品從設(shè)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(chǎn)業(yè)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(wěn)定性進行了嚴格規(guī)定。其次，供應商還需要符合ISO/TS 16949規(guī)范，這是一項零缺陷（ZeroDefect）的供應鏈品質(zhì)管理標準。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。這些標準的認證可以幫助供應商確保其產(chǎn)品符合汽車行業(yè)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(xié)會（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(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)的嚴格要求。它所涉及的內(nèi)容非常廣泛，從不同方面分別對汽車電子元件的技術(shù)性要求、應力測試規(guī)范等進行了詳細的規(guī)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(nèi)，從生產(chǎn)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(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。

AEC系列標準在汽車電子領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。通過明確的測試要求和嚴格的質(zhì)量標準，這些標準確保了汽車電子部件的可靠性和穩(wěn)定性。通過遵循AEC標準，汽車制造商和供應商能夠提高產(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(huán)境，同時提升了整個汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和競爭力。

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的三大汽車公司開始采用QS-9000作為其供應商統(tǒng)一的質(zhì)量管理體系標準。與此同時，歐洲尤其是德國等生產(chǎn)基地，也相繼發(fā)布了各自相應的質(zhì)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(tǒng)一國際汽車質(zhì)量系統(tǒng)規(guī)范，全球主要汽車制造商和協(xié)會聯(lián)合成立了國際汽車工作組，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(guī)定這些制造商必須直接參與汽車的生產(chǎn)制造，通過這些活動為產(chǎn)品增值，不具備生產(chǎn)制造功能的公司和廠家是無法獲得認證的，例如芯片設(shè)計企業(yè)、相關(guān)公司總部和物流中心等支持性質(zhì)的機構(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認證流程包括初次認證、年度監(jiān)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(xù)12個月的生產(chǎn)和質(zhì)量管理記錄，這其中需要包含有完整的內(nèi)部評審以及管理評審記錄。對于沒有12個月的記錄的新設(shè)立的廠商，可以先進行符合質(zhì)量系統(tǒng)規(guī)范要求的評審，由認證公司頒發(fā)“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(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，是首個適用于大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)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(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，而機械、液壓等非電子電氣系統(tǒng)則不在該標準適用范圍內(nèi)。

ISO 26262是一套復雜的認證體系，主要涵蓋生產(chǎn)流程認證和產(chǎn)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(chǎn)品的最高安全完整性，而ASILA則代表最低的安全完整性。如果識別出QM（非安全相關(guān)的質(zhì)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(jù)這些安全目標產(chǎn)生的安全要求也必須根據(jù)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(yè)和信息化部科技司于2023年發(fā)布了《國家汽車芯片標準體系建設(shè)指南》，主要從建設(shè)指導思想、基本原則、建設(shè)目標、建設(shè)思路、標準體系的體系架構(gòu)和體系內(nèi)容，以及組織實施等方面對我國汽車芯片標準體系建設(shè)進行了指導和規(guī)劃。

根據(jù)不同類別的汽車芯片所具有不同的性能要求、功能要求和試驗方法，結(jié)合汽車芯片標準體系的技術(shù)結(jié)構(gòu)框架，可以將汽車芯片標準體系分為四個大類：基礎(chǔ)、通用要求、產(chǎn)品與技術(shù)應用以及匹配試驗。進一步地，根據(jù)各類芯片產(chǎn)品標準在內(nèi)容和技術(shù)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(nèi)容提供了完整性、合理的結(jié)構(gòu)和清晰的界限（見圖2）。

這一標準體系的建立將大力推動我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展和應用，創(chuàng)造適宜技術(shù)革新創(chuàng)新的優(yōu)勢環(huán)境，加強我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，增強國產(chǎn)企業(yè)的國際競爭力，推動構(gòu)建科學、高效和可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)生態(tài)，推動整個行業(yè)向著更加可持續(xù)的發(fā)展方向邁進。

4 啟示和建議

（1）新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車在我國目前形勢較好，想要抓住這個機遇夯實基礎(chǔ)并拓寬市場不僅需要各大企業(yè)廠商的努力，更要從國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，跨部門、跨地域進行溝通協(xié)作，積極統(tǒng)籌建設(shè)整合資源，尤其是結(jié)合當?shù)氐氖袌鎏攸c和資源優(yōu)勢制定有針對性的扶持政策，加大對重點項目、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)新機制，共同推進汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

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

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

（4）積極參與國際標準制定，跟蹤行業(yè)國際動態(tài)。發(fā)揮政府導向作用，鼓勵企業(yè)和機構(gòu)積極參與特別關(guān)注貿(mào)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(yè)通報，增強企業(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)置實踐教學環(huán)節(jié)和實習崗位，提升學生的實際操作能力和行業(yè)適應能力。促進汽車芯片領(lǐng)域的科研院所與高等院校之間的合作交流，加強產(chǎn)學研用結(jié)合，鼓勵科研成果轉(zhuǎn)化為實際應用，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更多技術(shù)支持和人才儲備。

（6）企業(yè)應持續(xù)增加對研發(fā)的投入，不斷推動技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品科技含量和技術(shù)專利，提升產(chǎn)品的核心競爭力。加強對新一代材料、工藝以及設(shè)計等方面的研究，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)趨勢和標準變化，以確保企業(yè)技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

（7）檢測機構(gòu)應提升自身業(yè)務水平，重視對芯片汽車檢測的產(chǎn)業(yè)布局，加強對新型芯片汽車檢測技術(shù)的研究和開發(fā)，更新檢測設(shè)備，積極爭取國際上的檢測認證資質(zhì)，提升國內(nèi)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(nèi)的檢測技術(shù)和標準與國際接軌，為國內(nèi)外企業(yè)提供更具競爭力的服務。

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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(qū)發(fā)展專項創(chuàng)新平臺建設(shè)項目“高端醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)中試基地”資助。