在之前的文章《汽車質(zhì)量標準初階入門：哪些認證標準與我們息息相關》中，我們探討了當時的車規(guī)質(zhì)量標準。自那時起，汽車市場獲得了長足發(fā)展，電子設備在車輛內(nèi)外扮演的角色愈發(fā)重要。本文重新審視了這一主題并更新了相關知識點，重點介紹由下一代汽車電子和通信技術所塑造的新標準。

現(xiàn)代與下一代汽車

現(xiàn)代車輛設計是一項極其復雜的任務。如今的汽車已不僅僅是一部機械裝置，而是擁有多達100個可編程電子控制單元（ECU）和上億行代碼的復雜電子生態(tài)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)負責管理從發(fā)動機、動力總成，到信息娛樂、通信和安全功能等的一切事務。隨著汽車技術向更先進的駕駛輔助系統(tǒng)和自主駕駛等方向突飛猛進，汽車設計的復雜程度也在持續(xù)攀升。

這一演進過程中的一個重大轉(zhuǎn)變是向軟件定義車輛（SDV）的過渡；即由軟件而非硬件決定汽車的功能。不同于圍繞機械框架構建的傳統(tǒng)車輛，SDV更像是智能手機——通過軟件更新不斷進化，而無需硬件修改或推出新車型。這種軟件驅(qū)動的變革是汽車行業(yè)的一個重要里程碑，為完全自主駕駛汽車（AV）等的未來發(fā)展鋪平了道路。此類SDV系統(tǒng)采用了先進的電源管理集成電路（PMIC）、電機控制器件（MCD），以及無線通信系統(tǒng)等，如圖1所示。

這些SDV車輛連接至云端，能夠?qū)崿F(xiàn)與其環(huán)境的無縫數(shù)字交互，并允許通過空中下載（OTA）進行軟件升級，而無需硬件改動。SDV以軟件驅(qū)動的架構為設計基礎，集成了信息娛樂系統(tǒng)、數(shù)字座艙和高級車輛控制等功能。這種方式使SDV具有高度適應性，能夠隨著新功能的出現(xiàn)而不斷進化，變得更加智能，并在其整個生命周期內(nèi)不斷升級并保持互聯(lián)。

圖1，車載無線、電源管理和電機控制技術解決方案概覽

當前，汽車行業(yè)已成為電子系統(tǒng)增長最快的市場，高質(zhì)量元器件的重要性前所未有地突出。消費電子、軍事、工業(yè)和汽車等不同行業(yè)根據(jù)其應用場景有著不同的要求。本文針對汽車和消費電子市場進行比較，并重點介紹了資質(zhì)標準的關鍵差異。雖然大多數(shù)消費電子產(chǎn)品的測試要求不那么嚴格，但某些消費類產(chǎn)品（如冰箱和洗衣機）的標準要求高于手機。如下表所示，一些消費產(chǎn)品中的電子元件在使用壽命、溫度合規(guī)性和耐用性方面低于汽車中的元件。

表1，車用與消費類產(chǎn)品的溫度及可靠性對比

汽車電子產(chǎn)品的關鍵設計要素

汽車電子系統(tǒng)日益復雜，并控制著越來越多的功能；因此，以下幾個關鍵設計要素必須納入考量：

堅固性與可靠性：汽車電子元件必須能夠承受日常使用中的惡劣條件，包括極端溫度、濕度和機械應力。

使用壽命：與消費電子產(chǎn)品不同，汽車需穩(wěn)定可靠地運行十年甚至更久。這種壽命要求每個元件都必須經(jīng)久耐用。

抗干擾：車輛內(nèi)部的眾多電子系統(tǒng)必須共存，且不能產(chǎn)生電磁干擾和射頻（RF）信號干擾，以免影響關鍵功能的性能。

為了確保這些因素得到充分解決，汽車行業(yè)針對元件的制造和測試制定了嚴格的質(zhì)量標準。只有符合這些標準的部件才有資格用于汽車，從而確保它們一旦嵌入車輛電子系統(tǒng)中便不會失效。

關鍵車規(guī)質(zhì)量標準

若要使元件獲得“車規(guī)質(zhì)量”認證，制造商必須在整個生產(chǎn)和測試過程中遵循若干行業(yè)標準。IATF 16949是由國際汽車工作組（IATF）制定的車輛質(zhì)量管理體系國際標準，適用于為汽車行業(yè)制造零件、總成和電子元件的組織。該標準旨在建立一個強調(diào)持續(xù)改進和缺陷預防的質(zhì)量管理體系。它還注重減少浪費和供應鏈差異，同時高效滿足客戶需求并提升客戶滿意度。該標準基于ISO 9001，但包括針對各汽車制造商的客戶特定要求。該標準立足于七大質(zhì)量管理原則：以客戶為中心、領導作用、全員參與、過程方法、改進、循證決策以及關系管理。

汽車電子委員會（AEC）是一個由克萊斯勒（Chrysler）、福特（Ford）和通用汽車（GM）在20世紀90年代成立的行業(yè)組織，旨在建立共同的零件認證和質(zhì)量體系標準。AEC元件技術委員會是制定可靠、高質(zhì)量電子元件標準的標準化機構。如下表所示，這一委員會已經(jīng)為汽車領域制定了若干AEC標準。符合以下規(guī)格的元件無需額外的元件級認證測試，即可適用于嚴苛的車載環(huán)境。

表2，AEC車規(guī)標準

車規(guī)資質(zhì)測試

從晶圓級到成品，車用元件在生產(chǎn)過程的不同階段都會接受測試：

晶圓級與組裝：每顆裸片都會接受多次光學檢查，以發(fā)現(xiàn)元件集成到汽車系統(tǒng)后可能導致故障的任何缺陷。

表3，車規(guī)和商用產(chǎn)品的晶圓級與組裝測試

圖2，AEC-Q100——關鍵可靠性測試

成品測試及載帶卷盤測試：盡管采用了最佳的制造工藝，但始終存在因意外異常導致部件早期失效的風險。因此，汽車制造過程包括成品測試等額外的篩選環(huán)節(jié)，以便將“異?！辈考谒瓦_客戶之前識別并剔除。

表4，車規(guī)和商用產(chǎn)品的成品測試及載帶卷盤測試

可靠性測試與文檔記錄：制造商必須遵循一項名為“先進產(chǎn)品質(zhì)量策劃（APQP）”的廣泛產(chǎn)品質(zhì)量計劃。這包括編制一份涵蓋整個制造過程、測試記錄，和失效模式與影響分析（FMEA）的詳細文檔包。生產(chǎn)件批準程序（PPAP）是該計劃的關鍵部分，它確保所有元件在獲得車輛使用批準前均符合必要的質(zhì)量標準。

表5，車規(guī)及商用產(chǎn)品的可靠性測試

系統(tǒng)級認證

系統(tǒng)級認證與組件級認證同樣關鍵，它確保了汽車的合規(guī)性、安全性和互操作性。隨著車輛系統(tǒng)變得日益復雜，維持客戶信任變得至關重要。系統(tǒng)可靠性，尤其是乘客檢測和自動剎車等關乎生命安全的技術，必須滿足最高標準。

IATF 16949標準解決了這些系統(tǒng)級要求，而ISO 26262標準則專注于汽車電氣和電子系統(tǒng)的功能安全，有助于降低風險并保護乘客和道路使用者。此外，SAE J2980為評估這些系統(tǒng)的可靠性提供了指導，涵蓋了分析、預測和制造可靠汽車電子設備的最佳實踐。

如前所述，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，軟件定義車輛（SDV）已成為新常態(tài)。這些配備基于軟件安全應用的SDV變得越來越普遍，增加了隨機硬件故障的風險。例如，兒童存在檢測系統(tǒng)使用帶有嵌入式固件的超寬帶（UWB） IC來增強安全性。

針對乘用車電氣/電子/可編程電子系統(tǒng)的ISO 26262功能安全標準作為基于風險的標準，有助于評估危險情況、定義安全措施，并在整個開發(fā)過程中系統(tǒng)地輔助風險管理，以防止因電子故障導致的事故，從而確保配備復雜電子系統(tǒng)的現(xiàn)代車輛擁有較高的安全標準。

ISO 26262標準將風險分為四個汽車安全完整性等級（ASIL）——從ASIL A（最低）到ASIL D（最高），其中ASIL D要求采取最嚴格的安全措施。下面的表6列出了從ASIL A到ASIL D的安全標準，同時提供了有關適用用例，并詳細說明了其旨在預防的危險情況。

表6，ASIL安全完整性等級及應用

汽車認證的影響

隨著車輛越來越像“四輪計算設備”，電子元件的質(zhì)量對于車輛的可靠性和安全性變得舉足輕重。盡管一款通過車規(guī)認證的射頻（RF）濾波器、PMIC或UWB IC可能與商用元件外觀相似，但區(qū)別在于它們必須滿足嚴格的測試和制造標準。符合車規(guī)標準的元件設計旨在能夠經(jīng)受汽車在道路上多年使用過程中所面臨的各種嚴苛駕駛條件。

這些標準確保了汽車電子組件不僅功能正常，而且經(jīng)久耐用、安全可靠，能夠承受它們將遇到的極端考驗。隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，遵循這些嚴格認證標準的重要性將不斷提升，以確保未來的車輛盡可能可靠、安全。

結語

車規(guī)認證標準是確保車輛中使用的電子元件能夠滿足車載環(huán)境嚴苛要求的核心。從堅固性、可靠性，到使用壽命及干擾管理，這些標準確保了每個元件都經(jīng)久耐用。隨著汽車變得越來越先進，其內(nèi)部的電子系統(tǒng)也越來越復雜，遵循這些標準對于保持道路上車輛的安全性和可靠性至關重要。