制造汽车芯片相较于手机芯片难度更大,因车规级芯片需通过AEC-Q100和ISO26262等高标准认证,确保长期可靠性和功能安全,认证周期长且需多方协作。随着汽车智能化发展,芯片需求量激增,车规级芯片供不应求,导致价格高涨。行业正探索通过SiP和Chiplet封装技术解决车规级芯片难题。
在最近的一次视频访谈中,华为常务董事、终端BGCEO余承东的一句话;将本已炙脚如蚁的车规级芯片再一次袒露在了众人面前:
华为一辆车上要用9颗,成本太高。这个价格太高,不能接受,甚至宁愿少卖一些车,也不能惯着这些故意炒高芯片售价的人。
不仅仅是华为,在4月14日,小鹏汽车董事长何小鹏在社交平台发文称:
就当我们步入2022年第二季度之际,我们担忧了一年多的汽车“缺芯”阴霾却仍久瘴不祛;
可预见的是:汽车企业或仍将持续陷于车规级芯片的供不应求困境。
就如某一线汽车产业链企业采购部王某所说:
一但分销商有什么消息我和领导甚至直接背着现金跑几百公里,直接去外地和分销商交易;
每天就是到处打听货源,如果有了就赶快付款,他们要涨价我们就接受,不然就被后面排队的人抢去了。
想要弄清楚本次“缺芯潮”的实质?为什么20元的芯片能卖到几千元?
我们首先要知道什么是车规级芯片?
那么,真正的车规级芯片到底要经过哪些相应的认证?具体的指标和维度有哪些?
一般我们将这两项标准的认定,称为“车规级芯片”的通行证。
其中,如业内普遍熟知的AEC-Q100是基于失效机理的集成电路应力测试鉴定:
通过AEC-Q100测试,能够保障芯片长期可靠能用,即不损坏。
但是,想要通过AEC-Q100可靠性认证试验条件,需要多轮验证且过程中更多侧重多方协作(晶圆厂、封测厂等产业链企业的配合)周期一般比较长。
ISO26262功能安全认证分为功能安全流程认证和功能安全产品认证,在汽车行业的开发流程中,需要先有流程做支撑,才能根据流程做出能达到流程标准的产品。
随着智能驾驶/无人驾驶的逐步落地,越来越多的汽车零部件加强了对功能安全的需求,而ISO26262则是全面规范汽车零部件以及芯片功能安全的基本规则。
功能安全强调的是保障功能正常,不会出现突发问题,能够正常报警、安全执行,是能力层面的保障。
ISO26262除了关注控制随机硬件失效外,还关注避免系统性失效的发生。
值得注意的是:
针对汽车上不同区域使用的芯片,ISO26262对于安全等级的要求也是不同的。
例如仪表盘需要达到ASILB等级,因为它有报错功能,如果车辆某个部位出现问题,仪表盘报警灯不提示,那么车辆安全机制将无法工作,会带来巨大安全风险,所以要保证仪表盘的错误报警信息能安全可靠的显示出来。
不仅仅是当下,哪怕是在未来的一段日子我们都可以看出:
因为车规级芯片的相关标准较消费级要高很多,又随着汽车“四化”程度提升,汽车系统所需芯片的用量激增;
车规级芯片的供不应求困境仍将持续一段时间。
根据中国市场学会汽车营销专家委员会研究部的数据:
普通传统燃油汽车的ECU(电子控制单元)数量平均在70个左右,豪华传统燃油汽车ECU数量在150个左右,而以智能为主打的汽车ECU数量在300个左右。
据了解,2021年平均每辆车所需芯片数量已经达到了1000颗以上;由此,单辆汽车MCU用量在新一代汽车ECU系统中较原来有2-4倍的涨幅。
当然,针对车规级芯片的缺芯难题,半导体从业者早已走在了探索解决方法的道路中。
答案是:肯定的。
现在汽车电子内部的功能越来越多,汽车电子也逐渐将目光聚焦到:SiP封装技术。
如德赛西威这样的汽车Tier1厂商,为了提升自身产品的附加值,提高可靠性和质量,再加上SoC逐渐走到极限,所以转向SiP多方布局。
针对现代汽车电子中不同类型、工艺的芯片之间的交互及链接问题,SiP封装技术的应用将会使整车形成一个完整的控制系统。
另外,汽车防抱死系统、燃油喷射控制系统、安全气囊电子系统、方向盘控制系统、轮胎低气压报警系统等采用SiP的形式也在不断增多。
特别是由于汽车自动驾驶芯片对于算力要求的日益增长和后摩尔时代SoC的乏力,Chiplet封装技术或许可以在车规芯片上开拓出新的道路。
近年来,随着Chiplet架构的兴起,2.5D封装也成为了Chipet架构产品主要的封装解决方案。
结合以上种种,我们或许可以了解到车规级芯片高价的原因;
也希望可以窥探出破局方法!
本次车规级芯片我们就先讲到这儿~
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最后的最后,借用费德勒的名言:
愿每一位半导体从业者可以——
敬畏困难,迎击困难!
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