新華網(wǎng)轉(zhuǎn)載｜李宇寧： 中汽研科技以車規(guī)級芯片可靠性技術(shù)服務(wù)推動(dòng)上車應(yīng)用
在“智能化重塑汽車”的產(chǎn)業(yè)變革中，AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)作為車規(guī)芯片的“質(zhì)量標(biāo)尺”與“生命線”，正成為全球車企供應(yīng)鏈準(zhǔn)入的硬性門檻。中汽研科技聚焦芯片可靠性測試體系構(gòu)建與驗(yàn)證實(shí)踐，解碼芯片從設(shè)計(jì)制造策略到極端環(huán)境適配的核心方法論，為行業(yè)打通從標(biāo)準(zhǔn)對齊到應(yīng)用實(shí)踐的攻堅(jiān)路徑。
專家簡介：
李宇寧，高級工程師，中汽研科技芯片研究部平臺總監(jiān)，主要負(fù)責(zé)車規(guī)級芯片和商用密碼檢測技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)化及科研工作。牽頭申報(bào)并獲批汽車行業(yè)首個(gè)商用密碼檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)，為汽車行業(yè)開展商用密碼應(yīng)用檢測奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。支撐汽標(biāo)委、密標(biāo)委制定汽車行業(yè)商用密碼技術(shù)應(yīng)用要求及車聯(lián)網(wǎng)場景密碼應(yīng)用規(guī)范，受到行業(yè)的廣泛關(guān)注。牽頭實(shí)施IPv6典型場景密碼應(yīng)用項(xiàng)目、汽車芯片密碼算法應(yīng)用示范項(xiàng)目等2項(xiàng)省部級項(xiàng)目，在車規(guī)芯片可靠性、信息安全、關(guān)鍵性能方面具有深入的研究。
李宇寧表示，AEC-Q100是由國際汽車電子協(xié)會(huì)（AEC）制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其核心目標(biāo)是確保車規(guī)級芯片在嚴(yán)苛的汽車環(huán)境中長期穩(wěn)定運(yùn)行。隨著汽車智能化發(fā)展，芯片可靠性成為關(guān)鍵，而這一標(biāo)準(zhǔn)為汽車制造商、芯片供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商提供了統(tǒng)一的評估框架。
AEC-Q100要求芯片必須通過七大測試群組的嚴(yán)格考核，這些測試共同確保芯片從設(shè)計(jì)到封裝的全面可靠性，為汽車安全性和耐久性提供保障。具體來看：
群組A（環(huán)境應(yīng)力測試）：模擬溫度、濕度等極端環(huán)境，例如溫度循環(huán)（TC）、高加速濕熱測試（HAST）等6項(xiàng)測試；
群組B（壽命模擬測試）：評估長期使用下的可靠性，如高溫工作壽命（HTOL）等3項(xiàng)測試；
群組C（封裝完整性測試）：驗(yàn)證封裝抗機(jī)械沖擊、焊接強(qiáng)度等7項(xiàng)能力；
群組D（制造可靠性測試）：針對芯片工藝的耐久性，包括電遷移（EM）等5項(xiàng)測試；
群組E（電性驗(yàn)證測試）：涵蓋靜電防護(hù)（HBM/CDM）、電磁兼容（EMC）等11項(xiàng)測試；
群組F（缺陷篩選測試）：通過顆粒碰撞噪聲檢測（PAT）等剔除潛在缺陷；
群組G（腔體封裝測試）：針對特殊封裝結(jié)構(gòu)的8項(xiàng)測試，例如機(jī)械沖擊（DROP）等。
以最常見的測試為例：
溫度循環(huán)測試（TC）：模擬車輛冷啟動(dòng)（-40°C）與高溫運(yùn)行（150°C）的頻繁切換，驗(yàn)證芯片熱疲勞壽命；
高加速濕熱測試（HAST）：模擬高濕度環(huán)境（如雨季或熱帶地區(qū)），測試封裝防潮能力和金屬層腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；
高溫工作壽命測試（HTOL）：讓芯片在125°C下連續(xù)工作數(shù)千小時(shí)，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)長期高溫下的穩(wěn)定性；
機(jī)械沖擊測試（DROP）：模擬車輛顛簸路況或意外碰撞，檢驗(yàn)封裝和焊點(diǎn)抗振能力。
每個(gè)測試項(xiàng)都針對汽車真實(shí)場景中的極端條件，確保芯片“上車”后萬無一失。
據(jù)悉，要達(dá)到AEC-Q100這些嚴(yán)苛要求，芯片設(shè)計(jì)和制造需要特殊策略。李宇寧認(rèn)為，這需要從設(shè)計(jì)到制造的全鏈條協(xié)同：
設(shè)計(jì)層面：采用抗靜電（ESD）和抗輻射設(shè)計(jì)，避免單粒子效應(yīng)（SEU）；材料需耐受高溫高濕，例如使用銅柱封裝而非傳統(tǒng)焊線；
封裝層面：選擇耐溫變、防潮的封裝材料（如陶瓷基板），并采用氣密封裝技術(shù)；
制造層面：嚴(yán)格管控工藝缺陷，例如通過X射線檢測焊點(diǎn)虛焊；
測試層面：進(jìn)行加速壽命測試（如HTOL），通過嚴(yán)苛測試等效實(shí)際更長的使用年限；
失效分析：結(jié)合顯微技術(shù)和電性分析，快速定位故障根源并改進(jìn)設(shè)計(jì)。
測試層面：進(jìn)行加速壽命測試（如HTOL），通過嚴(yán)苛測試等效實(shí)際更長的使用年限；
失效分析：結(jié)合顯微技術(shù)和電性分析，快速定位故障根源并改進(jìn)設(shè)計(jì)。
據(jù)了解，AEC-Q100認(rèn)證分為四個(gè)等級（Grade0至Grade3），每個(gè)等級對應(yīng)不同的溫度范圍和應(yīng)用場景。等級的劃分主要基于芯片在不同溫度條件下的可靠性表現(xiàn)：
Grade0溫度范圍：40°C至150°C適用場景：適用于需要承受最嚴(yán)苛溫度條件的芯片，如引擎控制單元（ECU）、變速箱控制模塊等。這類芯片需在極端溫度下長期穩(wěn)定運(yùn)行。
Grade1溫度范圍：40°C至125°C適用場景：適用于中高溫環(huán)境，如車載娛樂系統(tǒng)、儀表盤控制模塊等。這類芯片需在高溫環(huán)境下具備良好的性能。
Grade2溫度范圍：40°C至100°C適用場景：適用于中溫環(huán)境，如車身控制模塊、空調(diào)系統(tǒng)等。這類芯片需在較為溫和的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。
Grade3溫度范圍：40°C至85°C適用場景：適用于較低溫度環(huán)境，如車載診斷系統(tǒng)（OBD）、信息娛樂系統(tǒng)等。這類芯片通常用于車內(nèi)非極端溫度區(qū)域。
李宇寧說：“不同級別的認(rèn)證反映了芯片在不同溫度范圍內(nèi)的可靠性表現(xiàn)，為汽車制造商和供應(yīng)商提供了明確的選擇依據(jù)。”同時(shí)，他進(jìn)一步說：“AEC-Q100包含了較全的測試項(xiàng)目，按照芯片特性需要對不適用的測試項(xiàng)目進(jìn)行裁剪，采用‘按需測試’原則。”
在汽車智能化與電動(dòng)化深度融合的產(chǎn)業(yè)浪潮中，AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)作為車規(guī)芯片可靠性的“質(zhì)量基準(zhǔn)”與“安全防線”，其嚴(yán)苛性與系統(tǒng)性直接決定了汽車電子系統(tǒng)的安全邊界與產(chǎn)業(yè)競爭力。構(gòu)建科學(xué)完善的汽車芯片可靠性評估體系，需以全鏈條思維打通設(shè)計(jì)、制造、測試與認(rèn)證環(huán)節(jié)，以場景化驗(yàn)證應(yīng)對復(fù)雜工況挑戰(zhàn)。尤其在標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)升級方面，需持續(xù)完善覆蓋環(huán)境應(yīng)力、封裝完整性、極端壽命模擬的多維度測試規(guī)范，推動(dòng)國際認(rèn)證要求與本土化驗(yàn)證能力的深度適配。通過優(yōu)化加速老化模型、失效分析機(jī)制及分級認(rèn)證體系，可顯著提升國產(chǎn)芯片的行業(yè)互信度與市場滲透力。未來，中汽研將以AEC-Q100可靠性測試為支點(diǎn)，深化芯片檢測技術(shù)攻關(guān)，助力構(gòu)建高可靠、高兼容的車規(guī)芯片生態(tài)，為中國汽車產(chǎn)業(yè)邁向“芯片自強(qiáng)”提供堅(jiān)實(shí)支撐。
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