一個(gè)大而復(fù)雜的供應(yīng)鏈

為了使汽車系統(tǒng)可靠和安全，整個(gè)汽車供應(yīng)鏈現(xiàn)在必須融入安全文化，可靠性需要大家共同努力。

“無論我們走到哪里，我們都能聽到零缺陷，”KLA的Rathert說?！霸谶^去的兩年里，我們已經(jīng)調(diào)整了我們的工具、人員、方法、合作伙伴，以幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?！?/p>

這是其中一個(gè)難題，另一個(gè)是難題是如何準(zhǔn)確地了解誰在供應(yīng)鏈中扮演什么角色。

“你肯定看到了五年前不可能看到的玩家，”KLA-Tencor營銷高級(jí)總監(jiān)Rob Cappel說，有人設(shè)計(jì)自己的芯片，谷歌、蘋果、亞馬遜，這可能不僅僅適用于汽車，他們?cè)谘芯咳斯ぶ悄?，五年前我們所知道的生態(tài)系統(tǒng)正在改變，對(duì)于汽車行業(yè)，從大公司到半導(dǎo)體工廠，整個(gè)行業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)都認(rèn)為質(zhì)量和可靠性是關(guān)鍵?！?/p>

同時(shí)，這些供應(yīng)鏈關(guān)系變得越來越復(fù)雜，ArterisIP營銷副總裁KurtShuler在一篇關(guān)于ISO 26262的論文中解釋道，“如今，為實(shí)現(xiàn)自主驅(qū)動(dòng)應(yīng)用而制造或設(shè)計(jì)芯片的傳統(tǒng)半導(dǎo)體供應(yīng)商有時(shí)會(huì)與一級(jí)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和原始設(shè)備制造商競爭，他們可能正在制造自己的芯片或向其半導(dǎo)體供應(yīng)商合作伙伴提供明確的要求。此外，Uber、Waymo和Apple等新進(jìn)入者正在設(shè)計(jì)自己的完整系統(tǒng)，盡管他們?cè)谄囆袠I(yè)相對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)。ISO26262要求在整個(gè)價(jià)值鏈中進(jìn)行高水平的協(xié)作和信息共享，這可能是新進(jìn)入者不熟悉的?！?/p>

圖03.汽車供應(yīng)鏈，資料來源：Arteris IP

ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)是可以反映問題，整個(gè)供應(yīng)鏈還有一些距離需要去達(dá)到。協(xié)作是關(guān)鍵，現(xiàn)在，溝通是汽車安全關(guān)鍵供應(yīng)鏈上下安全標(biāo)準(zhǔn)的一部分，這也是體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)的。

供應(yīng)商和汽車原始設(shè)備制造商必須共享供應(yīng)商的皇冠珠寶知識(shí)產(chǎn)權(quán)。Shuler說：“半導(dǎo)體和軟件供應(yīng)鏈的參與者通常對(duì)他們的IP是如何開發(fā)的以及它如何工作的細(xì)節(jié)保密。”供應(yīng)商應(yīng)記住，“您的客戶仍有義務(wù)確認(rèn)您是否符合ISO 26262。”

這也給利用IP的公司帶來了一些有趣的挑戰(zhàn)，因?yàn)镮P特性可能會(huì)有很大的差異。“如果你想在市場上競爭，你需要比以前更好地利用知識(shí)產(chǎn)權(quán)，”Cliosoft營銷副總裁Ranjit Adhikary說?！斑@就是為什么你聽到很多汽車公司談?wù)揑P管理的原因。但您還希望確保從事IP工作的人不會(huì)看到其他IP。”

IP的價(jià)值隨著它在實(shí)際應(yīng)用中硅的認(rèn)證和測試而上升。Synopsys公司DDRPhys高級(jí)產(chǎn)品營銷經(jīng)理格雷厄姆·艾倫（Graham Allen）表示：“對(duì)于我們作為進(jìn)入這些市場的IP供應(yīng)商，我們還通過了這些應(yīng)用的IP汽車資格認(rèn)證。”因此，當(dāng)廠商購買汽車級(jí)IP時(shí)，他們知道他們將獲得IP，一旦他們獲得芯片的汽車級(jí)認(rèn)證，他們的IP就不會(huì)在這方面給他們帶來任何問題。

汽車制造商也為自己檢驗(yàn)和驗(yàn)證零部件。福特汽車公司（Ford MotorCo.）高級(jí)可靠性工程師基思?霍奇森（KeithHodgson）說：“我們實(shí)際上將每個(gè)人的設(shè)計(jì)分開，并將它們重新組合在一起。我們經(jīng)歷了最糟糕的電路分析過程，在這個(gè)過程中，我們實(shí)際上幫助他們根據(jù)我們的實(shí)際汽車客戶使的用情況和任務(wù)概況進(jìn)行重新設(shè)計(jì)?！?/p>

福特想從集成電路設(shè)計(jì)師和制造商那里得到的數(shù)據(jù)是，對(duì)于99％的客戶而言，使用最壞溫度和沖擊，芯片實(shí)際上能夠正常運(yùn)行多長時(shí)間。“然后讓[集成電路制造商]與我們共享數(shù)據(jù)，這樣我們就可以估計(jì)出最壞情況下，客戶會(huì)持續(xù)多長時(shí)間，然后嘗試在失敗之前采取措施減輕這種情況?！?/p>

失敗在某種程度上是不可避免的，但是如何應(yīng)對(duì)它會(huì)帶來各種各樣的選擇?！霸诟Ｌ?，我們假設(shè)零件會(huì)發(fā)生故障，因此我們?cè)噲D通過預(yù)測來緩解故障——這是一種預(yù)測方法，我們希望集成電路制造商幫助我們了解退化模型，以便我們將其構(gòu)建到運(yùn)行芯片的軟件中，并對(duì)我們認(rèn)為有用的壽命進(jìn)行估計(jì)。那么，自動(dòng)駕駛就很容易了，只需讓車輛自行駕駛回家，以及更換處于故障邊緣的模塊即可”

汽車制造商正在向芯片行業(yè)尋求有關(guān)退化模型的詳細(xì)數(shù)據(jù)，其中大部分尚未存在。

DFR Solutions首席執(zhí)行官兼執(zhí)行合伙人克雷格?希爾曼（Craig Hillman）表示：“半導(dǎo)體公司的人讓我們有點(diǎn)瘋狂的一件事是，他們?cè)谶@些較小的工藝節(jié)點(diǎn)上使用非常復(fù)雜的工具來預(yù)測晶體管的可靠性?！钡钱?dāng)他們的用戶詢問可靠性時(shí)，他們會(huì)說它只有0.70v并且設(shè)備的故障率恒定為77，沒有故障。

DFR并不孤單。弗勞恩霍夫自適應(yīng)系統(tǒng)工程部的部門設(shè)計(jì)方法負(fù)責(zé)人Roland Jancke說：“我們正在與一些德國汽車制造商進(jìn)行談判，他們基本上有相同的問題。他們無法從這項(xiàng)技術(shù)中獲得足夠的信息。如果您考慮的是最新的技術(shù)——10、12、7nm——那么問題是它們無法獲得足夠的信息?！?/p>

在過去，供應(yīng)鏈?zhǔn)褂闷俨寄Ｐ?，在那里，原始設(shè)備制造商會(huì)給一級(jí)供應(yīng)商一個(gè)規(guī)格，然后他們會(huì)決定讓哪個(gè)二級(jí)供應(yīng)商參與，依此類推至三級(jí)和四級(jí)。

“這種模式已經(jīng)不起作用了，”Jancke說?！斑@太慢了，而且沒有提供足夠的信息。這是一條相當(dāng)長的線——某種價(jià)值鏈，還有一些信息沒有在整個(gè)價(jià)值鏈上傳遞。因此，當(dāng)汽車制造商將某些技術(shù)應(yīng)用到他們的汽車中時(shí)，他們并沒有完全了解他們所得到的東西。我們從眾多的原始設(shè)備制造商那里得知，他們正開始打破這一價(jià)值鏈。他們開始直接聯(lián)系技術(shù)供應(yīng)商和代工廠，因?yàn)樗麄兿胫肋@項(xiàng)技術(shù)的真正能力，尤其是在先進(jìn)技術(shù)方面。他們想知道代工廠在測試什么，他們正在做什么，以確保這項(xiàng)技術(shù)能持續(xù)20年或滿足任何別的要求。”

他指出，代工廠對(duì)此特別感興趣，因?yàn)樗峁┝穗p向信息流?！耙患移囍圃焐谈嬖V我的是，它們不能穿透一級(jí)。他們只傳遞最少必要的信息，而不是所有的信息。原因是原始設(shè)備制造商和一級(jí)供應(yīng)商之間存在業(yè)務(wù)關(guān)系。這是有法律原因的。他們不泄露所有信息有很多原因，但從原始設(shè)備制造商到技術(shù)供應(yīng)商再到代工廠，沒有直接的法律聯(lián)系。因此，他們可以在業(yè)務(wù)級(jí)別上交談，但不能在技術(shù)級(jí)別上交談。代工廠之所以感興趣，是因?yàn)樗麄兿胫涝荚O(shè)備制造商對(duì)這些芯片的真正用途。芯片的應(yīng)用條件是什么？“

其他可靠性問題

汽車供應(yīng)鏈的深度和遠(yuǎn)度不僅僅是芯片和IP。它還包括最初用來制造芯片的材料，以及制造過程完成后留下的材料。

“可靠性始于供應(yīng)源和與供應(yīng)商的接觸，”布魯爾科學(xué)公司（Brewer Science）首席執(zhí)行官特里?布魯爾（Terry Brewer）表示?！八麄儽仨殠硪欢ㄋ降馁|(zhì)量和容量。因此，您需要了解來源、他們與供應(yīng)商的關(guān)系以及供應(yīng)商的期望。在過去，我們從未與供應(yīng)商有過直接的關(guān)系?，F(xiàn)在我們做了，因?yàn)槟惚仨氃诓牧仙线\(yùn)行數(shù)百個(gè)測試。我們從頭開始建造新材料，所以我們需要監(jiān)視器和預(yù)監(jiān)視器。如果我們不這么做，就沒有機(jī)會(huì)獲得我們需要的可靠性。如果你看的不僅僅是摩爾，那么材料就是可靠性的同義詞，而且分析更加復(fù)雜?！?/p>

Brewer說，在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)和電子元件比以前多的系統(tǒng)中，公差正在縮小，客戶要求比過去更低的缺陷率?！笆畠|分之五可能存在，但對(duì)于萬億分之五，我們甚至不確定它是否存在于現(xiàn)實(shí)中。我們已經(jīng)從牛頓轉(zhuǎn)移到量子，不僅僅是芯片，還有系統(tǒng)集成，這既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。”

其中一些可以在系統(tǒng)中傳播?！坝辛艘粋€(gè)系統(tǒng)，你就可以修改可靠性，”他說，“這樣你就可以降低分辨率，同時(shí)還能從計(jì)算機(jī)中獲得同樣的性能?！币虼?，如果你向芯片制造商供貨，他們可能需要每萬億分之一缺陷的零件。如果您提供給系統(tǒng)供應(yīng)商，他們可以更輕松地使用較低的數(shù)字。”

所有這些都對(duì)汽車電子產(chǎn)品的可靠性有很大影響，但它也首先提出了一些關(guān)于可靠性的有趣問題。

應(yīng)用材料公司副總裁桑杰·納塔拉詹（sanjay natarajan）表示：“關(guān)鍵問題在于，你是否能讓它更可靠，以及你是否能容忍它不那么可靠。什么時(shí)候不夠可靠？在這里，你談?wù)摰氖菙?shù)字設(shè)備的高可靠性。如果每兩年你沒有更多的晶體管和更高的功率效率，這一切都會(huì)破裂。如果你沒有，你就被卡住了。所以你真正談?wù)摰氖?，在更小、環(huán)境更差的情況下，如何使它們更可靠。這就有很大的挑戰(zhàn)。然后，假設(shè)我們采用一種更具大腦靈感的方法。然后你就不能再隱藏?cái)?shù)字背后的變化，這就是我們今天所做的。今天我們所有的晶體管都有變化，但這種變化都小于時(shí)鐘速度。所以晶體管A可能切換得很快，晶體管B可能切換得很慢，但是只要它們?cè)谝粋€(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成切換，就沒有人注意到這種變化。數(shù)字世界隱藏了這種變化。現(xiàn)在，如果你想進(jìn)行模擬，它更節(jié)能。但是你必須控制好變化。我們正在研究的部分內(nèi)容是，因?yàn)槟荒茈[藏變化，現(xiàn)在您必須消除或最小化變化。這就是一些集成材料解決方案發(fā)揮作用的地方?！?/p>

有兩個(gè)問題正在引起汽車方面的可靠性問題。一個(gè)是電子設(shè)備中的軟錯(cuò)誤。另一種是更經(jīng)典的故障類型。

“對(duì)于軟錯(cuò)誤，我們面臨的挑戰(zhàn)是如何隔離或重新啟動(dòng)芯片的一部分，”ArterisIP營銷副總裁KurtShuler表示?！皩?duì)于瞬態(tài)IP，您希望關(guān)閉部分互連、刷新數(shù)據(jù)、隔離數(shù)據(jù)、關(guān)閉數(shù)據(jù)、重新啟動(dòng)并同步備份。對(duì)于永久性錯(cuò)誤，您希望隔離它，但不要重新啟動(dòng)它。您要確保可以使用降級(jí)或緊急模式進(jìn)入商店?！?/p>

Shuler指出，目前，在老化和可靠性方面，封裝問題比硅引起的問題更多。（這些是標(biāo)準(zhǔn)的塑料或陶瓷包裝，而不是先進(jìn)的包裝方法。）

消費(fèi)者想要什么

汽車的可靠性意味著用戶可以依賴于他們工作時(shí)，要求沒有任何性能問題和維修的需要。隨著時(shí)間的推移，車輛不按廣告要求工作或完全不工作的頻率會(huì)讓用戶感覺到運(yùn)輸工具的整體可靠性。

國家儀器公司（NationalInstruments）汽車營銷主管 Jeff Phillips表示：“對(duì)汽車駕駛算法的假設(shè)存在很大差異?！薄坝行┤讼胍粋€(gè)平穩(wěn)的旅程。其他人則專注于100%的安全性。算法本身需要做出很多決策，獨(dú)立于供應(yīng)鏈。在所有這些方面，可靠性將是一個(gè)區(qū)別。”

“如果你買了一輛車，你通常會(huì)通過品牌親和力和對(duì)汽車可靠性的感知，”National Instruments首席產(chǎn)品營銷經(jīng)理David Hall說?！皢栴}是，電氣化的可靠性是未知的。一輛雪佛蘭伏特或特斯拉汽車沒有10年的數(shù)據(jù)價(jià)值。還有另一個(gè)方面，即服務(wù)級(jí)別（Uber、Lyft等），這將更多地取決于用戶體驗(yàn)和服務(wù)可靠性，而不是汽車本身?！?/p>

Hall指出，在傳感器融合裝置上運(yùn)行的代碼也會(huì)隨著時(shí)間的推移而改變。

“芯片級(jí)的可靠性也存在問題，”他說?！按蠖鄶?shù)問題都是電氣方面的，他們使用的部件不是為汽車設(shè)計(jì)的。今天發(fā)生的很多事情是人們?yōu)橐粋€(gè)場景而設(shè)計(jì)，而不是為汽車設(shè)計(jì)零件。隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化ISO26262，所有汽車車型的ADAS都將發(fā)生變化。這將加速一切并幫助我們?cè)谟布蠈?shí)現(xiàn)完全自治，但我們?cè)谲浖_發(fā)過程中也需要這一點(diǎn)。這發(fā)生在韓國這樣的地方，任何時(shí)候發(fā)生事故，他們都會(huì)填寫一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表格，用于更改傳感器融合算法，這在亞洲是強(qiáng)制性的，不過，在美國，汽車制造商不必共享數(shù)據(jù)?！?/p>

總結(jié)

總的來說，汽車可靠性正在提高。J.D.Power發(fā)現(xiàn)三年前車型的可靠性上升了9％（2015年的車型，2017年末測量）。不到三年的時(shí)間可能是對(duì)汽車普遍可靠性進(jìn)行初步評(píng)估的好時(shí)機(jī)，但20年和安全系統(tǒng)零缺陷是汽車的預(yù)期狀態(tài)?？偟膩碚f，現(xiàn)在每100輛車平均有142個(gè)問題（PP100）。研究中最可靠的車輛達(dá)到99至100。（PP100,指每100臺(tái)車輛的問題點(diǎn)數(shù)，分值越低表示可靠性越高。）

據(jù)J.D.Powers報(bào)道，“車內(nèi)技術(shù)仍然是最有問題的，”音頻/通信/娛樂/導(dǎo)航（ACEN）對(duì)于車主來說仍是一個(gè)麻煩的類別，收到的投訴頻率最高。兩個(gè)最常見的問題與內(nèi)置語音識(shí)別（9.3pp100）和內(nèi)置藍(lán)牙連接（7.7pp100）有關(guān)?！?/p>

雖然這對(duì)汽車工業(yè)來說是個(gè)好消息，但還有很長的路要走。

本文編譯自semiengineering