原创 汽车电子可靠性-背景

其实和很多汽车电子工程师朋友在聊起工作的时候，最困难的问题便是模块的可靠性。国内的外资和合资大部分研发中心，接受了一些片面的概念。在《Handbook for Robustness Validation of Automotive Electrical&Electronic Modules》这份材料里面，真的有很多的概念是值得我们学习的。特别的是，这份材料是针对汽车电子模块而言的，相信对国内企业来说更有价值。

这份文档，是对它的介绍，此图是里面关于材料的概要：

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此文档是由ZVEI Robustness Validation Committee（德国）和SAE Automotive Electronic Systems Reliability Standards Committee（美国）两个牵头的。

核心团队涉及的公司：Delphi Deutschland GmbH，Kostal Ireland GmbH，Audi AG，Continental/SiemensVDO，Sanmina-SCI，Chrysler LLC，Robert Bosch GmbH，TCV Systems Corp.，DfR Solutions

参与的公司（详细的名单文件内有，把参与的公司整理一下，这有点像是有技术实力的汽车电子企业的Party）：Delphi Corporation, Behr GmbH & Co. KG, Kostal Kontakt Systeme GmbH, Robert Seuffer GmbH & Co. KG, Robert Bosch GmbH, General Motors Corp, Daimler AG, Hella KGaA Hueck & Co, Audi AG，Harman/Becker Automotive Systems, Ford Motor Company, STMicroelectronics Design and Application GmbH, Agilent Technologies AG, Delphi Deutschland GmbH, Infi neon Technologies AG, Visteon Corporation, W. C. Heraeus GmbH Contact Materials Division, Robert Seuffer GmbH & Co. KG, NXP Semiconductors BV, Preh GmbH, Arnie Nielsen Consulting LLC, On Semiconductor Germany GmbH, Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Robert Bosch GmbH, Automotive Lighting GmbH, VDO Automotive AG, Leopold Kostal GmbH, Preh GmbH, Conti Temic microelectronic GmbH,Harman/Becker Automotive Systems, Global Electronics, Huntsman AG

价格：里面有非会员120欧，1200RMB。注此文不是卖文档的，只是觉得可以推荐给工程师看，第二要尊重国外工程师的知识产权，因此感觉有点像广告文。

写到这里基本把这份文档的背景给交代清楚了，里面有关于这份文档的产生背景和概要，我想需要节选出来，给读者提高认识。

1978年SAE就推出了SAEJ1211的第一版《RECOMMENDED ENVIRONMENTAL PRACTICES FOR ELECTRONIC EQUIPMENT DESIGN》，当时的背景是汽车电子处于当时的刚刚起步的时候，当时所考虑的主要是环境因素，比如极端的温度，因车辆运送和行驶道路引起的机械应力，撞车事故引起的机械冲击，严重的电器暂态脉冲，静电和EMC环境，电源电压摆幅和反电压等，这些都在比如ISO16750等得到了延伸的扩展。此时的标准是希望通过极端测试条件的构建，能够把模块的一些设计弱点暴露出来，从而得到改进，也就是早期的“test-to-pass”的概念。当时的条件，汽车的质量都相对比较弱，一般汽车在12个月内甚至发生故障可以达到25%的情况。

从80年开始，业界都延续着“测试通过”的思想，通过抽样测试的方法，希望可以做到90%～95%的可靠性区间，对应6～20f/10^6h的失效率，一般采用6～24个样件测试的方法进行。当失效发生的时候，必须增加测试的样件，整个过程是通过“test-analysis-fix”的思想完成，事实上，我和我的同事在以前的思想大部分也就是这样，在前期设计中固然会努力提高可靠性，但是最后还是通过测试来完成检验。

2000年以后，由于汽车的竞争关系，对于汽车质量的要求越来越高。外面表现出来的是，国际市场上warrenty的时间越来越长，从1年延长至3，4，5。不同公司有其策略，可以见博文汽车的保修政策，汽车期望的使用时间也增加至10，15和20年。这对欧美的二手车市场起到了很大的推动作用，物尽其用。这是什么概念呢，整个汽车电子模块的可靠性进入了 PPM的时代。失效率被设计至0.5f/10^6h，可靠性需要从99.99%提高至99.999999%（是不是有点像买金子的纯度的感觉）。

为了满足要求，增加工程师团队，增加测试费用，已经无法实现了可靠性的增长。传统的模块级别的“test-to-pass”受到了严峻的挑战，整个开发过程转入了系统化的考虑强壮性的时代（SAE分为三个层次，芯片，模块和系统，前两个已经推出了SAE1211和SAE1879，系统级的在起草之中）。

2009年修订完成的这本手册，主要目的在是在于征求大部分汽车电子厂商（美国和德国）的基础上，建立一种提高可靠性的为多数人接受的实践方法，提出了健壮性验证（Robustness Validation），并把它融入到产品开发的概念阶段，并在整个产品开发周期中执行。为了更好的能让人接受，采用健壮性余量（Robustness Margin）这个概念，以表示产品的性能与产品规范之间的安全距离，注意这是考虑大规模量产中的性能波动的基础上的。

健壮性验证依靠基于知识的模型仿真（通过数据和经验建立的模型）和后续的分析方法，在完成以上两点以后得到初步的结果，再完成实物的测试。并且通过 test to fail或者是run to fail，或者是持续性的耐久性试验来确定健壮性余量。

注：以上的这部分内容，是根据手册中的背景和申明转述出来的，引用了部分内容。

技术在线上，有一个HALT专题，我相信这个专题是在2009年8月做得，标准是四月公布的。其中应该是有一定的联系的。 质量是所有电子行业普遍性的需求，HALT的方式更为坚决和暴力。

破坏是为了更强健，HALT破坏试验在日本兴起（一）

破坏是为了更强健，HALT破坏试验在日本兴起（二）

破坏是为了更强健，HALT破坏试验在日本兴起（三）

破坏是为了更强健，HALT破坏试验在日本兴起（四）

因此，可以想见，整个设计往前端倾注了更多的精力。在文档中，有相当多的篇幅是论证这种分析过程，当然方法工具可能是已经普遍存在的，这里更多的是叙述其意义和作用，将他们能够联系起来。大家可着重仔细阅读以下内容（出自上述附件中的介绍文档）。

接下篇：《汽车电子可靠性-背景》