车规级芯片到底难在哪?

相较于其他类型的芯片,车规级芯片有一套独立的规格标准,适用于汽车电子元件。例如,它的工作温度范围在-40°至125°之间,元器件的寿命需达到20年,抗冲击能力要强。此外,还需要进行许多专业的电气特性测试、环境应力测试和可靠性测试等。与之相比,消费电子的要求相对较低,其工作温度通常在0~70°之间,芯片寿命在3~5年左右。


01. 认证测试难

由于车规级芯片的特殊要求,为其研发带来了诸多挑战。智能汽车应用的芯片数量高达上千颗,不同用途的芯片要求和难点各不相同。美国制定的汽车电子标准将车规芯片分为5级,其中汽车各系统对芯片的要求由高到低依次为:动力安全系统>车身控制系统>行驶控制系统>通信系统>娱乐系统。一些对安全性影响较小的芯片,如显示屏驱动芯片和蓝牙芯片等,是可以接受偏差的。然而,一些涉及汽车安全的芯片必须达到零失效,必须通过AEC-Q100的7大类41项测试,完成全部测试的平均最低时间也需要大约6个月左右。


02. 芯片优化难

自动驾驶芯片优化难度较高,因为需要处理海量的道路数据并快速做出响应,因此需要强大的算力支持。类似于人脑的图像渲染能力,高效的GPU同样对于实现更高阶的自动驾驶至关重要。地平线公司通过将汽车和AI结合,在大算力硬件的基础上提升芯片的使用效率,展示了软硬件融合实力的重要性。因此,一家杰出的汽车芯片公司必须具备强大的软硬件融合实力。


03. 落地慢、量产难

在1990年8月,中国政府决定在“八五”计划期间推动半导体产业升级,并制定了“908工程”计划,目标是将半导体工艺制造技术达到1微米以下。然而,“908工程”的进展并不顺利,从经费审批到引进美国AT&T的0.9微米工艺制程,再到建厂投产,前后花费了超过7年的时间。在半导体工艺飞速发展的时代,时间成为竞争的关键因素。晶圆产线“投产即落后”,难以实现盈利。汽车芯片从设计流片到量产装车通常需要3-5年的时间,而只有最终实现大规模落地量产,企业才能真正生存下去。


04. 降低成本难

军工级芯片通常不考虑成本,而消费电子不需要进行高代价的验证和测试,很多车规级芯片在消费电子和工业领域成熟后才会应用在汽车上。因此,研发汽车芯片具有很大的挑战性。尽管车规级芯片的研发面临许多困难,但它仍然是国内芯片替代的关键突破口。车规级芯片的国产化也有助于提升国内芯片设计的整体实力。


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