车规级芯片，指技术标准达到车规级，可应用于汽车控制的芯片。车规级是适用于汽车电子元件的规格标准等级之一。

　　图1、消费类电子、工业和车规芯片对比

　　汽车电子本身使用环境较为复杂，一旦失效可能引发严重后果，要研发一款真正符合需求的车规芯片并不容易。芯片在真正投入量产前，往往要经过一系列严格的测试验证，以保证流程和产品的可靠性，达到车规要求。芯片的车规级认证主要从体系、功能安全和可靠性三个维度管控。IAFT16949是汽车设计、开发和生产质量管理体系的标准规范;ISO 26262是针对汽车功能安全的评估认证;AEC-Q系列则主要是针对车规电子元器件可靠性评估的规范。

　　图2、车规级芯片三大“门槛”

　　①、IATF 16949认证

　　IATF16949是基于ISO9001的基础上建立的国际汽车行业的技术规范，叙述了汽车相关产品的设计和开发、生产及相应的安装与服务的质量管理体系要求，适用于顾客要求的用于生产件和/或服务件的制造现场，适用于整个汽车供应链中的组织。它相当于国际汽车行业的通用语言，目的就是为了减少供应链中质量波动和浪费。

　　图3、IATF16949发展过程

　　上图是IATF16949的发展过程，随着质量管理体系要求的不断提升，新版的16949涵盖了：产品安全、风险管理和应急计划、嵌入式软件要求、变更和质保管理和次级供应商管理，对汽车供应链提出了更高的管理水平规范。

　　TS16949的质量管理系统认证体系是汽车电子供应商除AEC之外需要重视的另一套规范。目前包括通用、福特、标致、雷诺和大众等世界级车厂，都强制规定其供货商的质量管理系统需符合TS16949的要求，并要求扩展至2~3级供货商。TS16949突出了客户导向，并制定各项绩效指标。其系统运作架构能强力推动组织持续改进。以保持领先同业的竞争力，能让管理者有效找到异常点并进行相应改善。TS16949内容中，最基本精神为《AIAG汽车行业五大核心工具》，尤其是生产件批准程序(PPAP)更为核心，如下图所示。

　　图4、TS16949之汽车行业五大核心工具

　　②、ISO 26262

　　ISO26262是从电子、电气及可编程器件功能安全基本标准IEC61508派生出来的，主要定位在汽车行业中特定的电气器件、电子设备、可编程电子器件等专门用于汽车领域的部件，旨在提高汽车电子、电气产品功能安全的国际标准。

　　图5、ISO26262标准体系

　　ISO26262根据严重度(Severity)、暴露率(Exposure)和可控性(Controllability)，给汽车上的全部电子电气系统划分安全等级，安全气囊、防抱死制动系统和动力转向系统必须达到ASIL D级，这是应用于安全保障的最严苛等级，因为其失效带来的风险最高。而安全等级范围的最低等级，如后灯等部件，仅需达到ASIL A级即可。大灯和刹车灯通常是ASIL B级，而巡航控制通常是ASIL C级。

　　企业在执行ISO 26262功能安全标准的时候，会先制定安全要求以将风险降低到可接受的水平，管理并跟踪安全要求，确保最终产品遵循标准化安全程序。通过系统性、全生命周期的思考方式，实现全面地规划功能安全的目的。

　　ISO 26262为汽车安全提供了一个生命周期(管理、开发、生产、经营、服务、报废)理念，并在这些生命周期阶段中提供必要的支持。该标准涵盖功能性安全方面的整体开发过程(包括需求规划、设计、实施、集成、验证、确认和配置)。

　　ISO 26262标准根据安全风险程度对系统或系统某组成部分确定划分由A到D的安全需求等级(Automotive Safety Integrity Level 汽车安全完整性等级ASIL)，其中D级为最高等级，需要最苛刻的安全需求。伴随着ASIL等级的增加，针对系统硬件和软件开发流程的要求也随之增强。对系统供应商而言，除了需要满足现有的高质量要求外还必须满足这些因为安全等级增加而提出的更高的要求。

　　图6、ISO26262的体系结构

　　ISO 26262的内容包括：Part 1：定义术语(专用词汇定义、解释);Part 2：功能安全管理(定义了涉及安全相关系统开发的组织和人员应满足的要求);Part 3：概念阶段(项目定义、安全生命周期初始化、危险分析和风险评估、功能安全概念);Part 4：产品开发：系统层面;Part 5：产品开发：硬件层面;Part 6：产品开发：软件层面;Part 7：生产、运行、服务和报废;Part 8：支持过程(规定了对供应商的开发委托要求);Part 9：基于ASIL和安全的分析;Part 10：ISO 26262导则(作为Part1～9的补充，对特定项目的解说及事例的指南);Part 11：半导体应用指南。

　　③、AEC-Q认证

　　AEC是“Automotive Electronics Council：汽车电子协会”的简称。克莱斯勒、福特和通用汽车为建立一套通用的零件资质及质量系统标准而设立了汽车电子委员会(AEC)，是主要汽车制造商与美国的主要部件制造商汇聚一起成立的、以车载电子部件的可靠性以及认定标准的规格化为目的的团体，AEC建立了质量控制的标准。AEC-Q认证的目的是针对车载应用，汽车零部件，汽车车载电子实施标准规范，建立车载电子部件的可靠性及认定标准规格化质量控制标准，提高车载电子的稳定性和标准化。

　　不同半导体产品有不同的AEC-Q标准，芯片设计企业需以产品分类选择适宜的标准，如AEC-Q100(IC芯片)、AEC-Q101(半导体分立器件)、AEC-102(光电器件)、AEC-Q103(传感器)、AEC-Q104(多芯片模块)和AEC-Q200(被动元器件)。

　　图7、AEC-Q标准体系

　　车规级的电子元件对环境要求、抗振动冲击、可靠性和一致性等方面要求严格，所以必须采用更先进的技术和更苛刻的测试程序。以AEC-Q100为例，规范了测试7大类别：1)测试群组A(环境压力加速测试);2)测试群组B(使用寿命模拟测试);3)测试群组C(封装组装整合测试);4)测试群组D(芯片晶圆可靠度测试);5)测试群组E(电气特性确认测试);6)测试群组F(瑕疵筛选监控测试);7)测试群组G(封装凹陷整合测试)。

　　只有完全通过7大类别共41项测试后，才能获得AEC-Q100认证。AEC-Q系列认证，完成全部测试，平均最低时间也需要大概6个月左右，认证等级请参考下图：

　　图8、AEC-Q认证等级

　　AEC-Q的要求非常严格，只有通过相对应的标准规定的全部测试项目，供应商才能声称该产品通过了相应的AEC-Q认证;符合这些规格的组件适用于恶劣的汽车环境，无需额外的组件级鉴定测试。同时，AEC-Q标准是在不断进化的，特别是随着高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶等新技术的发展，标准还将保持这种持续更新的状态。

　　AEC-Q100验证流程参考下图，以Die Design>Wafer Fab.>PKG Assembly>Testing的制造流程来绘制，各群组的关联性需要参考图中的箭头符号，这里将验证流程分为五个部分进行简易说明，各项测试的细节部分就不再细述。

　　图9、AEC-Q100验证流程

　　Design House：可靠度实验前后的功能测试，此部分需IC设计公司与测试厂讨论执行方式，与一般IC验证主要差异在功能测试的温度设定。

　　Wafer Foundry：D测试组为晶圆厂在Wafer Level的可靠度验证，Fabless的IC业者必须与委托制造的晶圆厂取得相关资料。

　　Reliability Test：区域3为可靠性视产品包装/特性需要执行的项目，AEC将其分为Group A(加速环境应力实验)、Group B(加速工作寿命模拟)、Group C(封装完整性测试)、Group E(电性验证测试)、Group G(空腔/密封型封装完整性测试)。

　　Design Verification：部分Group E的区域4为设计阶段的失效模式与影响分析评估，成品阶段的特性验证以及故障涵盖率计算。

　　Production Control：Group F的区域生产阶段的品质控管，包含良率/Bin使用统计手法进行控管及制定标准处理流程。