凡與車相關(guān)，必有車規(guī)級。車規(guī)級究竟有什么奇特之處？

如今汽車電子產(chǎn)品價格飛漲，其原因不外乎“車規(guī)級”，但人人都在說的車規(guī)級究竟是什么？

車規(guī)級，顧名思義它是一種汽車標準，符合各個國家立法的關(guān)于汽車標準的法規(guī)，各國的標準有所不同。例如，在美國，汽車導(dǎo)航需要AECQ認證。以汽車導(dǎo)航為例，首先需要高性能處理器。車規(guī)級控制單元專門處理CAN總線信息和控制邏輯，以確保系統(tǒng)的可靠運行。然后是高清音頻和視頻硬件的解碼，音頻和視頻文件的解碼，以及前后座椅聲場以及左右平衡位置的調(diào)整。同時，它必須與原始汽車的CAN總線協(xié)議和原始汽車的線束兼容，匹配原始汽車的協(xié)議，支持原始汽車的方向盤控制，并正常顯示車輛行駛的信息。當然，也需要快速定位和導(dǎo)航，以支持陀螺儀功能的安裝。EMC電磁兼容性能要達標等。

綜上所述，車規(guī)級實際上是一套硬件上的規(guī)格標準，車規(guī)級是在工業(yè)級上的擴展。符合以上標準的，可以稱為車規(guī)級。車規(guī)級汽車電子元件的高標準要求更能滿足汽車行業(yè)的需求。

車規(guī)級的標準是AEC-Q系列標準。AEC-Q100適用于芯片，AEC-Q101適用于分立半導(dǎo)體器件，AEC-Q102適用于分立光電子器件，AEC-Q103適用于MEMS器件，AEC-Q104適用于多芯片模組，AEC-Q200適用于無源元件。

通俗來講，車規(guī)級電子元件按照應(yīng)用場景，通常可以分為消費級、工業(yè)級、車規(guī)級和軍工級四個等級，其要求依次為軍工>車規(guī)>工業(yè)>消費。

汽車電子元件對外部工作環(huán)境，如溫度、濕度、發(fā)霉、粉塵、水及有害氣體侵蝕等的要求，根據(jù)不同安裝位置等有不同需求，但一般都大于消費級。

以瑞薩車規(guī)級芯片的要求為例：要求芯片能夠在環(huán)境溫度-40℃~75℃，濕度95%，15~25KV的靜電環(huán)境下能夠正常工作，并且還要要求有20年的保質(zhì)期，保質(zhì)期內(nèi)不許壞，產(chǎn)品不良率在100萬分之一以下，幾乎為0。

除環(huán)境外，汽車電子在可靠性和一致性上的要求一般也大于工業(yè)級。

其測試條件比消費級、工業(yè)級電子元器件更加規(guī)范嚴苛，苛刻的車規(guī)級標準可以確保由大量的ECU和上萬個電子元器件構(gòu)成的汽車在使用過程具有長生命周期和高可靠性。

可靠性：在規(guī)定條件下工作不犯錯的能力。

汽車設(shè)計壽命都在 15 年左右，遠大于消費電子產(chǎn)品壽命要求，目前車輛的電氣化程度已經(jīng)非常高了，特別是電動汽車的各個控制系統(tǒng)，都配置了很多的ECU裝置，每個裝置里面又由很多的電子元器件組成。為保證車輛整車達到相當?shù)母呖煽啃裕瑢刂葡到y(tǒng)組成的每一個部分要求都是是非常高的。

一致性：零件保持一致。

對于組成復(fù)雜的汽車產(chǎn)品來說，低可靠性、一致性差的元件無疑意味著巨大的安全隱患，因此經(jīng)常用PPM（百萬分之一）來描述汽車零部件的要求。

現(xiàn)在的汽車都是大規(guī)模生產(chǎn)方式，廠家一款定型車輛一年可以生產(chǎn)數(shù)十萬輛，所以就對產(chǎn)品質(zhì)量的一致性要求非常高，對于零部件組成復(fù)雜的汽車產(chǎn)品來說，使用一致性差的電子元器件將會導(dǎo)致整車出現(xiàn)安全隱患。

再來看幾點其它的需求。

制造工藝

汽車產(chǎn)品制造工藝的要求，雖然汽車的零件也在不斷的向小型化和輕量化發(fā)展，但相對消費產(chǎn)品來說，在體積和功耗上還相對可以放松，一般使用的封裝較大，以保證有足夠的機械強度并符合主要的汽車供應(yīng)商的制造工藝。

產(chǎn)品生命周期

雖然近些年，汽車產(chǎn)品不斷的降價，但汽車還是一個耐用的大件商品，必須要保持相當長的時間的售后配件的供應(yīng)能力。同時開發(fā)一個汽車零件需要投入大量的驗證工作，更換元件帶來的驗證工作也是巨大的，所以也整車制造企業(yè)和零部件供應(yīng)商也需要維持較長時間的穩(wěn)定供貨。

標準及驗證

這樣看來，滿足汽車產(chǎn)品要求的確復(fù)雜，而且以上的要求是針對汽車零件的（對于電子元件來說就是系統(tǒng)了），如何去轉(zhuǎn)換成電子元件的要求就變得很困難，為解決這個問題就自然有一些規(guī)范標準出現(xiàn)，比較得到公認的就是AEC 的標準：

AEC Q100 針對有源（Active Device）元件的要求
AEC Q200 針對無源(Possive Device)元件的要求

任何選擇都有雙面性，要求比軍工級高，但成本要比其低，這就增加了車規(guī)級產(chǎn)品的設(shè)計難度。首當其沖的困難是車規(guī)級開發(fā)驗證花費大、門檻高。其次因零件復(fù)雜度造成的選型困難往往導(dǎo)致要放棄一些集成度高的方案。最后車規(guī)級芯片制作周期非常長，大量驗證工作會影響產(chǎn)品上市速度。芯片廠家大多選擇在消費電子市場成熟后才將產(chǎn)品應(yīng)用到汽車市場上。

車規(guī)級芯片要求已經(jīng)如此之高，應(yīng)用于新能源汽車的車載電源及充電樁功率器件更甚。

猜想很多人還會說，還有許多的整車廠的企業(yè)標準。其實一些整車廠確實是有相關(guān)的一般可靠性要求的標準，但它考核的是一個完整的汽車組件（由電子元件構(gòu)成的系統(tǒng)），而非直接針對組成這些組件的電子元件的要求（電阻，電容，三極管，芯片等），雖然它的要求是可以用來參考對下級元件的選型，但作為電子元件測試等來說還是非常的不合適的。

車規(guī)的驗證

車廠的工作中，難免會使用到一些沒有 AEC Q100/200 認證的電子元件，很多車廠的人員都會希望進行一些可靠性驗證，來驗證它是否滿足車規(guī)要求。

個人認為這種方法并不太有效，因為這些測試都只能是必要不充分測試。只能用于否定該器件的可用性，而不能確定其可以使用。

原因很簡單，樣本數(shù)量太少測試的項目并不充分。對于半導(dǎo)體這種大批量制造的元件，通過少量的樣本的測試來確定其可靠性，個人認為是非常的不靠譜的，這里我們也可以來看看 AEC Q100 進行的主要認證測試項目，也就可以看出差別。

哪個標準要求高？

車規(guī)和工規(guī)，誰的要求高。普遍的認為標準的高低順序是軍工> 汽車 >工業(yè)> 消費電子。但個人卻不能完全接受這個順序。工業(yè)是個很寬的范圍，也遇到的環(huán)境和可靠性需要也是差異巨大的?？梢韵胂蟮玫奖热缫粋€大型工業(yè)設(shè)備的可靠性要求絕對不會比汽車要求低。（比如一個大型電廠的關(guān)鍵設(shè)備），而同時環(huán)境的苛刻度也可能會遠超汽車的要求，并不能簡單的說工規(guī)要求就比汽車低。

使用車規(guī)零件的壞處

任何選擇都不可能只有好處沒有壞處，使用車規(guī)電子元件有什么壞處呢？首先就是貴，體系要求高，開發(fā)驗證花費大，產(chǎn)量低導(dǎo)致成本高出消費電子一大截。相對較高的門檻也使得存在較多的銷售溢價。

其次的壞處就是選型困難。玩電子的人都知道發(fā)展到今天，電子元件相當?shù)呢S富，做相同功能的產(chǎn)品可以有多種方案，復(fù)雜度可能差異巨大，但有時為達到車規(guī)的要求，不得不放棄一些集成度高的方案。

還有一個比較明顯的壞處就是某些產(chǎn)品技術(shù)落后，大量的驗證工作影響到了新產(chǎn)品的上市速度，同時，芯片廠家一般的投放策略也是希望在消費電子市場上成熟后，才將該產(chǎn)品應(yīng)用在到汽車市場上。比如在 2013 年小編在開發(fā)的一款產(chǎn)品使用的 ARM Cortex A9 的處理器，當時在汽車市場已經(jīng)基本上是最好的產(chǎn)品了，但消費市場上 ARM Cortex A57 的處理器并不稀奇。

使用非車規(guī)的電子元件在車上到底有多大的風險

這個問題真是比較復(fù)雜，得從多個方面來判斷：

1. 僅僅是沒有得到相關(guān)的認證，但其實產(chǎn)品的性能和可靠性是滿足要求的，并且也得到過大量的應(yīng)用驗證。如果屬于這種情況風險相對較小。

2. 這點是很重要的一點，就是元件和系統(tǒng)的關(guān)系。系統(tǒng)的性能和可靠性是由下一級的電子元件來構(gòu)成的，所以在同樣的設(shè)計下，使用非車規(guī)的元件產(chǎn)品肯定要差。但好的設(shè)計，可以降低元件的性能要求，一個保護措施設(shè)計完善并能做到元件失效對系統(tǒng)影響輕微設(shè)計，就有可能使用非車規(guī)元件做出更好的產(chǎn)品。

由于當前技術(shù)工藝限制的影響，不是每種需要用在汽車上的電子元件都可以達到所謂的車規(guī)要求。但為了實現(xiàn)汽車上的某些功能，就必須要用到這些元件。這種情況可以分為兩類：

a. 該功能的安全要求高，不能接受偏差

例子：緊急呼叫的 E-CALL 功能，為保證該功能，需要給設(shè)備安裝上后備電池。而該功能是涉及到生命安全的，按照某些公司的 ASILI（ISO26262）評級，要求達到 B 級。

而我們知道電池要做到 -40 度時保持高性能是很困難的。所以有公司的解決方案就是在電池上包上加熱電阻絲，在低溫時加熱它來保證性能，此時用單個元件的標準來看不合格，但作為零件總成，就可以滿足車廠的標準要求。這也可以看出整車廠的企業(yè)標準和元器件標準之間的關(guān)系。

b. 該功能一般不涉及安全，可以考慮接受偏差

如娛樂系統(tǒng)的液晶屏。在低溫時可能顯示的響應(yīng)和光學性能都會下降。但這種情況會被打部分工程人員接受下來。

3. 一些「膽大」心不細的人，出于某些想法，如降低成本，或者可以獲得更好的性能，并僅想通過小數(shù)量的樣本，在較短時間來進行驗證其性能和可靠性，這種情況我只能說以后的事情靠人品了，誰都不清楚會發(fā)生什么。

來源：智能車產(chǎn)業(yè)庫