车规级芯片功能安全:实践路径与趋势展望

1、车规级芯片功能安全的重要性

芯片作为现代汽车的“大脑”和“神经系统”,广泛应用于智能驾驶、智能座舱、车辆动态控制和车身电子等核心系统,推动着汽车智能化、网联化和电动化发展。然而,随着AI芯片的普及,其算力提升的同时,系统故障、硬件随机故障等潜在风险也显著增加。

芯片功能安全不仅是技术要求,更涉及安全伦理、法规合规和商业风险控制,需通过系统性设计确保极端情况下系统仍能维持运行或进入“安全状态”。

当前,整车厂对芯片供应商提出ISO 26262功能安全要求,开发者需通过安全设计流程(如冗余机制、故障诊断)满足目标ASIL等级认证,以保障车辆安全目标实现。


2、车规芯片功能安全核心标准

ISO 26262
汽车电子功能安全核心标准,源自IEC61508,规范从研发到报废全生命周期的安全管控流程。

GB/T 34590
中国本土化的ISO 26262标准,为国内汽车行业提供功能安全指南。

IEC 61709
电子组件可靠性评估国际标准,提供失效预测模型和工程方法

SN 29500
西门子电子元器件失效率计算标准,包含各类元件参考值及环境修正系数

ISO 21448(SOTIF)
解决智能驾驶系统"无故障不安全"问题的专项标准

汽车芯片功能安全依赖于零失效(Zero Defect)的质量管理标准IATF 16949和芯片可靠性标准AEC-Q100,其中质量管理标准IATF 16949是基础,AEC-Q100是保障。


3、芯片功能安全实践

汽车芯片功能安全体系建设需要组织、流程和技术的三位一体协同:

组织层面
必须建立覆盖全岗位的安全文化,通过系统化培训确保从管理层到执行层具备专业的安全素养。

流程方面
需严格遵循ISO 26262标准,采用规范化开发流程和质量管控体系,结合FMEA/FMEDA等分析方法,有效管控系统性和随机性故障风险。

技术实现上
行业普遍采用SEooC开发模式,支持基于场景假设的先行开发与后续验证。

架构设计方面
重点构建包含Lockstep冗余计算、安全岛、E2E通信校验、ECC存储保护及多维度环境监控的立体防护体系,其中安全岛设计通过物理隔离为关键功能提供独立保障。

认证环节
需开展IP级和芯片级的FMEDA分层分析,建议优先采用预认证工具链提升效率。

当前功能安全已成为芯片准入的基本门槛,SEooC模式凭借标准化优势获得广泛应用。未来,如何在确保功能安全的前提下实现PPA(性能、功耗、面积)的最优平衡,将成为行业持续突破的关键方向,这一系统性工程需要产业链上下游的协同创新,共同推动汽车芯片安全技术的迭代升级。


4、芯片功能安全要求趋势展望

汽车芯片领域正在经历重要的技术演进。RISC-V架构凭借其开源特性和可扩展性,为AI计算提供了新的技术路径,同时在降低功耗方面展现出优势,但其功能安全认证体系仍需进一步完善;Chiplet技术通过模块化设计提升了芯片制造的灵活性,但在接口标准化和可靠性验证方面仍面临技术挑战。

随着智能驾驶技术的快速发展,大算力芯片需要同时满足功能安全和预期功能安全的双重标准,这对芯片设计提出了更高要求。值得关注的是,即将发布的ISO 26262第三版标准将更好地整合网络安全要求,并针对自动驾驶场景优化安全框架。更多技术的进步需要产业链各环节的紧密配合,共同推动行业安全标准的持续提升。


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