一、汽车引领MCU市场增长
MCU 为芯片级计算机,是汽车电子控制单元核心运算部件。ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元,又称“行车电脑”、“车载电脑”等,是汽车的专用微机控制器。其中,车载 MCU 芯片是汽车电子控制单元(ECU)的核心部件,是汽车 ECU 的运算大脑。
MCU(Microcontroller Unit)即微控制器,又称微控制单元或单片机,它是一类轻量化的计算芯片,是把微处理器的频率和规格适当缩减,并将内存、闪存、计数器、A/D 转换、串口等集成到单一芯片上,形成的芯片级计算机。因其高性能、低功耗、可编程、灵活性,通过将其应用在不同产品里,从而实现对产品的运算和控制,所以在消费电子、医疗电子、工业控制、汽车电子和通信等领域具有广泛应用。在汽车应用领域,车规MCU 芯片主要负责各种信息的运算处理,用于车身控制、驾驶控制、发动机控制、信息娱乐、自动驾驶和辅助驾驶等领域,具有提高车辆的动力性、安全性和经济性等作用。
二、车规 MCU 芯片认证壁垒高
汽车芯片工作环境较为复杂,且对安全性和稳定性要求较高。与消费级和工业级 MCU 芯片相比,车规级芯片工作环境复杂多变,具有高振动、多粉尘、多电磁干扰、温度范围广等特点,对温度耐受性要求一般在-40—155℃,同时还要具备耐振动冲击、高低温交变、防水、防晒、抗干扰能力,远远高于消费和工业级芯片要求,而消费级和工业级芯片对温度范围要求分别为 0-40℃、-10-70℃,且对防振动和抗干扰的要求相对较低。另一方面,汽车生命周期较长,产品工作寿命一般为 15-20 年,供货周期要求也在 15 年以上,而工业级和消费级生命周期相对较短,一般 10 年以下即可,且工作环境没有车规级恶劣,安全性和稳定性要求低于车规芯片。
车用 MCU 芯片认证门槛高,且认证周期长。在车用芯片领域,共有三大认证体系门槛,包括ISO26262 标准认证、AEC-Q001~004 以及IATF16949 标准认证、AEC-Q100/Q104 标准认证,其中,ISO26262 标准认证为设计阶段要遵循的功能安全标准,其定义的 ASI 有四个安全等级,从低到高分别为 A、B、C、D,认证周期较长,且难度较大,能够满足条件的芯片厂商寥寥无几。同样,AEC-Q100 也分为四个可靠性等级,从低到高分别为 3、2、1、0,认证周期一般至少需要 1-2 年,主要用在认证测试阶段。而 AEC-Q001-004 以及 IATF16949标准认证主要用于流片和封装阶段,因为国内汽车MCU芯片厂商主要以Fabless模式为主,基本不太适用。整体来看,车规认证难度大,且周期较长,从流片到相关车型量产出货基本都需要 3-5 年时间。
此外,车用 MCU 芯片具有较高的客户认证壁垒,芯片厂商在经过车规级认证后,还需要经过整车厂或Tier1 厂商认可,上车认证合格后才能开始批量供货。但是,芯片厂商一旦通过下游整车厂或 Tier1 厂商认证后,整车厂便不会轻易更换供应商,同一型号芯片可稳定供货长达 5 年以上,而新的玩家进入则相对比较困难。
三、AECQ100认证
AEC-Q100规范 7大类别共41项的测试
群组A--加速环境应力测试(PC、THB、HAST、AC、UHST、TH、TC、PTC、HTSL)共6项测试
群组B--加速生命周期模拟测试(HTOL、ELFR、EDR)--共3项测试
群组C--封装组装完整性测试(WBS、WBP、SD、PD、SBS、LI)--共6项测试
群组D--芯片制造可靠性测试(EM、TDDB、HCI、NBTI、SM)--共5项测试
群组E--电性验证测试(TEST、FG、HBM/MM、CDM、LU、ED、CHAR、EMC、SC、SER)--共11项测试
群组F--缺陷筛选测试(PAT、SBA)--共2项测试
群组G--腔体封装完整性测试(MS、VFV、CA、GFL、DROP、LT、DS、IWV)--共8项测试
【AEC Q 100 Qualification】
Successful completion and documentation ofthe test results from requirements outlined in this document allows thesupplier to claim that the part is " AEC Q100 qualified ". For ESD ,it is highly recommended that the passing voltage be specified in the supplierdatasheet with a footnote on any pin exceptions . This will allow suppliers tostate,e.g, "AEC - Q100 qualified to ESD Clasification 2".
【AEC Certification】
Note that there are no "certifications " for AEC-Q100 qualification and there is no certificationboard run by AEC to qualify parts. Each supplier performs their qualificationto AEC standards,considers customer requirements and submits the data to thecustomer to verity compliance to Q100.