标签: 汽车电子系统

嵌入式板级封装 汽车电驱系统正在朝着更高电压（1200V）、更高集成度不断发展。高集成度特别是“嵌入式板级封装（Embedded Die Substrate Package）”带来了传统封装无可比拟的优势：更小体积、更优散热、更优电气性能（低感、低阻）、更高可靠性。 新型封装面对新的挑战：局部放电 与此同时，高度集成及更高电压的应用，为上述新型封装绝缘特性带来了新的挑战： 局部放电 。它是由于不同封装材料在交接界面处出现了边缘终止，同时切换为不同介电特性的其他材料，造成了交界面处电场的高度集中，特别是在封装内部绝缘系统出现微观局部缺陷（气泡、裂纹、杂质等）的位置。局部放电的发生促使芯片周围封装材料进一步放电碳化，严重时高电场瞬时能量的释放甚至损伤包覆性差的芯片边缘。 Pengyu Fu等人通过电场分布的仿真工作，证实了以上局放的发生机理及放电易发生位置。 广电计量解决方案 广电计量在此基础上进一步研究验证了1200V SiC芯片封装在嵌入式板级结构中发生局部放电的现象。 通过深入研究，我们验证了 局部放电测试同时搭配破坏性物理分析可以作为检查此类特殊封装结构是否存在微观缺陷的有效分析手段。 实际测试结果不但印证了上述电场仿真所明确的典型失效位置、形貌，并且还进一步明确了芯片周围存在封装空洞缺陷所导致的典型失效模式。 面对汽车电驱系统的更高集成化、更高电压应用，新的封装形式不断面对新的可靠性问题。广电计量先进封装分析中心积极布局技术前沿，在功率封装、2.5D等先进封装领域积累了丰富的分析经验。同时紧贴客户研发一线，深入合作开展一系列非标分析验证工作。 广电计量半导体服务优势 工业和信息化部“面向集成电路、芯片产业的公共服务平台”。 工业和信息化部“面向制造业的传感器等关键元器件创新成果产业化公共服务平台”。 国家发展和改革委员会“导航产品板级组件质量检测公共服务平台”。 广东省工业和信息化厅“汽车芯片检测公共服务平台”。 江苏省发展和改革委员会“第三代半导体器件性能测试与材料分析工程研究中心”。 上海市科学技术委员会“大规模集成电路分析测试平台”。 在集成电路及SiC领域是技术能力最全面、知名度最高的第三方检测机构之一，已完成MCU、AI芯片、安全芯片等上百个型号的芯片验证，并支持完成多款型号芯片的工程化和量产。 在车规领域拥有AEC-Q及AQG324全套服务能力，获得了近50家车厂的认可，出具近400份AEC-Q及AQG324报告，助力100多款车规元器件量产。 在卫星互联网领域，获委任为空间环境地面模拟装置用户委员会委员单位，建设了行业领先的射频高精度集成电路检测能力，致力成为北斗导航芯片工程化量产测试的领航者。

作者：Faride Akretch   泰克公司技术市场经理   自从大萧条以来，美国的汽车行 业正从最糟糕的下滑稳步复苏。在过去三年中，美国的汽车制造增长(以及全球)势头一直很强劲，预计此后将以适中的步伐提高。 然而，如果我们再看一下电子系统，或更具体的说是这些系统的ECU (电子控制单元)，预计增长势头的强劲程度则要高得多。目前，电子器件几乎涉及汽车中每个部分。在消费者钟爱的电子方便性及混合动力汽车或电动汽车之间， 电子系统在汽车行业中的使用量正以急剧步伐加速发展。当然，这些新技术也带来了新的挑战。 我们面临的设计趋势包括：传送总线更快；无线应用更多，且通常使用各种标准；更高的开关功率，特别是在混合动力汽车或电动汽车中；在现代化汽车中，电子器件的数量和密度占绝对比重，如下面的实例所示。 从测试测量角度看，这些技术可以归结为工程师必需更加注意三大领域： 对实时响应的、互动性更强的需求不断提高，要求以日益提高的速度传送更多的数据 = 实现和测试更高速的串行总线 复杂度和互操作能力要求不断提高，包括全车中基于RF的功能激增 = 测试保证模拟数据、数字数据、串行数据和RF数据之间的互操作能力 EMI挑战不断提高，“以使整个系统协调运行”，并满足EMI要求 = EMI预算和测试 所有这三个领域都指向了对满足这些需求的测试知识及调试工具的需要不断提高。 串行总线，如CAN、LIN及在某种程度上FlexRay，在汽车设计中拥有长期的历史—每种总线都有自己的一系列优势和劣势。例如，LIN的实现成本非 常低，但最大速度只有19.2 Kbit/s。CAN可以处理多台主设备，速度略快，最高可以达到1 Mbit/s。FlexRay的速度达到10 Mbit/s，但实现成本较高。测试解决方案可以随时提供，包括串行总线解码和协议分析。 业内不太盛行、但日益流行的是MOST (面向媒体的系统传送)标准，它分成两种变通方案：50 Mbit/s (MOST50)或150 Mbit/s (MOST150)，以及BroadR-Reach。后者是Broadcom引入的以太网变通方案。与任何新总线一样，需要测试正确传送信号、功能、互操 作能力及某些情况下的一致性。对这些应用，混合信号示波器非常适合，因为它支持对各种串行数据标准进行解码、协议分析和一致性测试。 在第二点上，过去的无线电现在已经成为娱乐和控制单元，并包括手机或其它设备的无缝无线连接能力。过去简单的方向盘现在已经变成多功能方向盘，增加了几乎 控制一切的能力，而您的手不需要离开方向盘。所有这一切及其它技术，提高了汽车中ECU和无线功能的数量。不言而喻，它们必须很好地彼此协同运行。 互操作能力已经成为汽车设计工程师的主要挑战，RF现在是不可分割的组成部分。工程师不仅需要观察时域中的模拟信号和数字信号或串行数据信号，还日益需要 观察频域中的RF信号。在建立通信时追踪无线发射机和接收机之间的握手，确定蓝牙无线IC是否在预计时间传送信号，是同时涵盖时域和频域的常见任务。您现 在需要同时观察时域和频域。时域和频域及时间相关数据对确定一个信号怎样影响另一个信号或是否有任何可能导致故障的没有预见到的信号行为非常关键。 然后是电磁干扰或EMI。许多东西都会导致EMI，不能掉以轻心。随着越来越多的ECU提供更多的无线功能，以及混合动力汽车和电动汽车转向更高的开关功 率，EMI正变得越来越重要。测试潜在的EMI问题应该是整个调试过程不可分割的组成部分。不要等到最后的EMI认证，在认证过程中出现的问题解决起来要 比在设计阶段早期发现的问题解决起来难得多。 在观察频域时，您要保证所有信号行为符合设计和预期。是否有RF信号突发，影响板卡上的其它信号？是否有信号或突发可能导致EMI问题？如果是，怎样追踪 RF突发直到其根源？通过向回追踪RF信号根源，您可以着手消除或减缓不想要的导致EMI问题的信号行为。由于问题根源可能在频域中，也可能在时域中，所 以MDO (混合域示波器)之类的工具可以让这一过程变得容易得多。MDO把示波器和功能与频谱分析仪的功能融合在一起，可以同时在时域和频域中进行分析。 对电子工程领域的我们这些人来说，现在是变成“汽车人”的伟大时代。电子器件在汽车行业中的使用量真正实现了爆炸性增长，并拥有许多新的创新功能。汽车正 走在科技前沿，而不是滞后于行业其余部分，幸运的是，测试测量行业正保持发展步伐，支持新标准，提供突破性的工具，如MDO。如果您在汽车行业中，我希望 能够听到您的反馈，您可以把您遇到的让您夜不能眠的测试测量挑战告诉我们。 Faride Akretch 现为泰克公司技术市场经理。他拥有近 20 年的从业经验，先后担任多种职位，包括在德国、日本和美国担任应用工程师、产品行销以及业务和市场拓展。他毕业于德国伯林理工大学电气工程 / 电子专业，荣获硕士学位。