1.汽車(chē)模擬類芯片介紹

首先我們來(lái)了解一下，到底什么是模擬芯片？與只能對(duì)離散數(shù)字信號(hào)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的數(shù)字芯片不同，模擬芯片是由電容、電阻、晶體管等組成的模擬集成電路，它可以將現(xiàn)實(shí)世界中的聲音、光線、溫度、壓力等信息轉(zhuǎn)換為電壓或電流，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的放大、濾波、變換等功能。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用與功能，模擬類芯片主要分為以下幾個(gè)類別：運(yùn)算放大器/比較器、音頻功率放大器、模擬開(kāi)關(guān)、模數(shù)A/D和數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換芯片、電壓基準(zhǔn)芯片、邏輯芯片以及接口芯片。




以B級(jí)汽車(chē)為例，傳統(tǒng)燃油車(chē)型模擬芯片的用量約在160顆，電動(dòng)車(chē)型則需要多達(dá)400余顆，而C級(jí)電動(dòng)車(chē)更是超過(guò)了650顆。
IC Insights數(shù)據(jù)顯示，汽車(chē)是模擬芯片的第二大應(yīng)用市場(chǎng)。在2022年車(chē)用模擬芯片需求已占到整個(gè)模擬芯片市場(chǎng)的24%左右，到2027年，單車(chē)模擬芯片的價(jià)值量將達(dá)到300美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)10%。除了汽車(chē)外，工業(yè)、能源、消費(fèi)等領(lǐng)域也大量使用模擬芯片，其前景非常廣闊。
全球汽車(chē)模擬IC市場(chǎng)中，德州儀器、ADI、英飛凌、NXP、安森美、瑞薩等有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)企業(yè)在車(chē)規(guī)類產(chǎn)品起步較晚，與國(guó)外相比，從產(chǎn)品豐富度到技術(shù)水平還普遍存在較大差距。
對(duì)于車(chē)載模擬芯片的未來(lái)，會(huì)朝著高集成度和高可靠性的市場(chǎng)趨勢(shì)發(fā)展。為了提高設(shè)計(jì)的功率密度，主機(jī)廠和零部件供應(yīng)商更傾向于使用更高集成度、功能更全的模擬IC。另外，高可靠性、高一致性一直是汽車(chē)行業(yè)追求的目標(biāo)，芯片可靠性是國(guó)內(nèi)模擬IC公司需要重點(diǎn)注重提高的方向。





2.運(yùn)算放大器
運(yùn)算放大器(0perational Amplifier，0p-amp)是一種交直流耦合、差模輸入、通常為單端輸出的高增益電壓放大器，初期應(yīng)用于加法、減法、微分和積分這些模擬運(yùn)算電路中，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大和傳輸?shù)裙δ堋＿\(yùn)放一般工作在線性區(qū)域內(nèi)，運(yùn)放是一種高增益、高輸入電阻、低輸出電阻的放大器。
運(yùn)算放大器在車(chē)載的應(yīng)用非常廣泛，任何涉及到信號(hào)采樣或反饋的地方都可能用到運(yùn)算放大器。根據(jù)不同產(chǎn)品對(duì)運(yùn)算放大器的不同要求，不同運(yùn)算放大器之間的參數(shù)差異也會(huì)非常明顯。



3.比較器
比較器的功能是比較兩個(gè)或更多數(shù)據(jù)項(xiàng)，以確定它們是否相等，或者確定它們之間的大小關(guān)系和排列順序，這稱為比較。可以實(shí)現(xiàn)此比較功能的電路或設(shè)備稱為比較器。比較器是將模擬電壓信號(hào)與參考電壓進(jìn)行比較的電路。比較器的兩個(gè)輸入是模擬信號(hào)，輸出是二進(jìn)制信號(hào)0或1。當(dāng)輸入電壓的差值增大或減小并且正負(fù)符號(hào)保持不變時(shí)，輸出保持恒定。
在汽車(chē)電路中常用來(lái)作為信號(hào)測(cè)量、越限報(bào)警，來(lái)保證電路工作異常時(shí)不至于損壞，要求相應(yīng)速度足夠快，保證保護(hù)動(dòng)作的快速實(shí)施，并且及時(shí)向MCU發(fā)送報(bào)警信號(hào)來(lái)采取下一步的措施。


4.音頻功率放大器
車(chē)載功放其作用是將音頻輸入的信號(hào)進(jìn)行選擇與預(yù)處理，進(jìn)行功率放大，使電信號(hào)具有推動(dòng)音箱的能力。汽車(chē)功放和普通家庭影院中的功放略有不同，由于很多車(chē)載主機(jī)集成了功率放大功能，起到前級(jí)放大功能，因此車(chē)載功放有時(shí)又被稱為后級(jí)放大，也就是說(shuō)可以連接已經(jīng)放大過(guò)的高電平輸入。

5.模擬開(kāi)關(guān)
當(dāng)模塊開(kāi)發(fā)的主要目標(biāo)是通道數(shù)最大化時(shí)，板空間就會(huì)變得很珍貴。開(kāi)關(guān)是提高系統(tǒng)通道數(shù)的關(guān)鍵，但隨著開(kāi)關(guān)數(shù)目增加，開(kāi)關(guān)本身、邏輯線路及生成這些邏輯信號(hào)所需的器件會(huì)占用大量板空間，使可用空間減少。最終，受制于控制開(kāi)關(guān)本身所需的相關(guān)因素，只能實(shí)現(xiàn)很有限的通道數(shù)。

多路轉(zhuǎn)換器的作用主要是用于信號(hào)的切換。集成模擬電子開(kāi)關(guān)在小信號(hào)領(lǐng)域已成為主導(dǎo)產(chǎn)品，與以往的機(jī)械觸點(diǎn)式電子開(kāi)關(guān)相比，集成電子開(kāi)關(guān)有許多優(yōu)點(diǎn)，例如切換速率快、無(wú)抖動(dòng)、耗電省、體積小、工作可靠且容易控制等。但也有若干缺點(diǎn)，如導(dǎo)通電阻較大，輸入電流容量有限，動(dòng)態(tài)范圍小等。因而集成模擬開(kāi)關(guān)主要使用在高速切換、要求系統(tǒng)體積小的場(chǎng)合。在較低的頻段上f<10MHz），集成模擬開(kāi)關(guān)通常采用CMOS工藝制成：而在較高的頻段上（f>10MHz），則廣泛采用雙極型晶體管工藝。

汽車(chē)系列模擬開(kāi)關(guān)的產(chǎn)品，著力解決車(chē)載智能通信、信息娛樂(lè)、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、先進(jìn)診斷和引擎控制模塊、牽引和穩(wěn)定性控制模塊，以及電動(dòng)車(chē)窗、車(chē)鎖和后視鏡等快速增長(zhǎng)的車(chē)載細(xì)分領(lǐng)域中的信號(hào)開(kāi)關(guān)需求。這些應(yīng)用需要音頻、視頻、總線和通信接口開(kāi)關(guān)，用來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行橋接和路由。


6.模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器
（1） 轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用領(lǐng)域
車(chē)規(guī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器分為數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 主要用于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，是一類通用的用于信號(hào)采集和控制的器件，作為物理量和數(shù)字量之間的橋梁。在汽車(chē)中的典型應(yīng)用領(lǐng)域如下：
· 電池管理系統(tǒng)
· 電驅(qū)、電控
· OBC
· 激光雷達(dá)
· 影音娛樂(lè)
· 儀表盤(pán)
· 電流傳感器
· 壓力傳感器

（2） 車(chē)規(guī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的作用
車(chē)規(guī)模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要用于對(duì)汽車(chē)上各種電信號(hào)的采集，并配套各種傳感器對(duì)各種物理量進(jìn)行監(jiān)控。主要用法如下：
對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)電壓點(diǎn)進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。包括高電壓和低電壓，單端或者差分。高電壓可以通過(guò)電阻分壓等形式來(lái)降低到合適的電壓范圍。
結(jié)合shunt電阻，對(duì)通路電流進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)。一般是差分信號(hào)，或者利用運(yùn)放轉(zhuǎn)成單端信號(hào)給到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
結(jié)合模擬輸出電流傳感器，對(duì)電源軌電流進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)。
配合各種傳感器以及前端放大等電路，對(duì)聲音、光、壓力、溫度等物理量進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)。
車(chē)規(guī)數(shù)模轉(zhuǎn)換器主要用于產(chǎn)生各種模擬的控制信號(hào)。主要用法如下：
產(chǎn)生可調(diào)電壓信號(hào)，有低壓和高壓，單端或者差分等形式。高壓可以用低壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器配合外部低壓轉(zhuǎn)高壓的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
產(chǎn)生可調(diào)電流信號(hào)。
配合驅(qū)動(dòng)電路以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器、光電二極管或者麥克風(fēng)等器件， 對(duì)溫度、位移、轉(zhuǎn)動(dòng)等物理量進(jìn)行控制，或者產(chǎn)生聲音、光等信號(hào)。

7.電壓基準(zhǔn)芯片
并聯(lián)型基準(zhǔn)參考源，顧名思義基準(zhǔn)源的輸出引腳是與負(fù)載并聯(lián)的，接法跟穩(wěn)壓二極管很相似，但是原理上大不同。穩(wěn)壓二極管靠的是達(dá)到一定電壓后齊納擊穿，來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。并聯(lián)型基準(zhǔn)參考源內(nèi)部存在負(fù)反饋，形成一個(gè)反饋環(huán)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)吸入電流的大小，來(lái)維持輸出電壓的穩(wěn)定。

電壓基準(zhǔn)在車(chē)載的應(yīng)用非常廣泛，包括動(dòng)力系統(tǒng)中的車(chē)載充電機(jī)，牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電池管理系統(tǒng)等，另外也可以應(yīng)用于車(chē)身電子及照明、娛樂(lè)導(dǎo)航系統(tǒng)及儀表、自動(dòng)駕駛及輔助駕駛，還包括像安全氣囊等所有用到電壓參考的地方，因此電壓基準(zhǔn)芯片在車(chē)上的用量非常大，每輛車(chē)可達(dá)幾十顆。

8.邏輯芯片
邏輯芯片主要分為與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)等小邏輯門(mén)電路以及電平轉(zhuǎn)換電路。
(1) 邏輯門(mén)芯片
邏輯門(mén)是在集成電路上的基本組件，簡(jiǎn)單的邏輯門(mén)可由晶體管組成，這些晶體管的組合可以使代表兩種信號(hào)的高低電平在通過(guò)它們之后產(chǎn)生高電平或者低電平的信號(hào)，高、低電平可以分別代表邏輯上的“真”與“假”或二進(jìn)制當(dāng)中的1和0，從而實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。最基本的邏輯關(guān)系是與、或、非，最基本的邏輯門(mén)是與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)。在汽車(chē)應(yīng)用中，門(mén)電路常應(yīng)用于保護(hù)電路中，由于功率器件的驅(qū)動(dòng)電路都需要保護(hù)進(jìn)而保護(hù)功率器件本身，這些驅(qū)動(dòng)常常搭配門(mén)電路做到防止直通、防止誤開(kāi)關(guān)等保護(hù)作用。
(2) 電平轉(zhuǎn)換芯片
電平轉(zhuǎn)換電路是指將一個(gè)電壓的電平轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓的電平的電路。汽車(chē)應(yīng)用中，由于ECU的使用非常多，而各種ECU之間常常需要通訊來(lái)交換信息，但是由于ECU的供電系統(tǒng)有差異，使得ECU輸出信號(hào)的電平不一樣，因此要使不同供電ECU之間能順利通訊，在通訊通道中必須加入電平轉(zhuǎn)換電路。
目前，包括小邏輯和電平轉(zhuǎn)換在內(nèi)的邏輯芯片在車(chē)上主要用于車(chē)身電子控制模塊BCM，車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)TBOX；另外，小邏輯芯片也廣泛應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品，例如車(chē)載充電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等用來(lái)作為邏輯保護(hù)使用。

9.汽車(chē)模擬芯片必須通過(guò)的車(chē)規(guī)級(jí)AEC-Q100認(rèn)證
① AEC-Q認(rèn)證是國(guó)際汽車(chē)電子領(lǐng)域的準(zhǔn)入門(mén)檻
AEC即Automotive Electronics Council，是美國(guó)汽車(chē)電子委員會(huì)的簡(jiǎn)稱。AEC由克萊斯勒，福特和通用汽車(chē)發(fā)起并創(chuàng)立于1994年，目前會(huì)員遍及全球各大汽車(chē)廠、汽車(chē)電子和半導(dǎo)體廠商，符合AEC規(guī)范的零部件均可被上述三家車(chē)廠同時(shí)采用，促進(jìn)了零部件制造商交換其產(chǎn)品特性數(shù)據(jù)的意愿，并推動(dòng)了汽車(chē)零件通用性的實(shí)施，為汽車(chē)零部件市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)打下基礎(chǔ)。AEC-Q為AEC組織所制訂的車(chē)用可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，是零件廠商進(jìn)入汽車(chē)電子領(lǐng)域，打入一級(jí)車(chē)廠供應(yīng)鏈的重要門(mén)票。

AEC-Q100是AEC的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，主要是針對(duì)車(chē)載應(yīng)用的集成電路產(chǎn)品所設(shè)計(jì)出的一套應(yīng)力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，此規(guī)范對(duì)于提升產(chǎn)品信賴性品質(zhì)保證相當(dāng)重要。AEC-Q100是預(yù)防可能發(fā)生各種狀況或潛在的故障狀態(tài)，對(duì)每一個(gè)芯片進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量與可靠度確認(rèn)，特別對(duì)產(chǎn)品功能與性能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范測(cè)試。

② 要求通過(guò)AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)用集成電路IC
模擬芯片：運(yùn)算放大器/比較器、音頻功率放大器、模擬開(kāi)關(guān)、模數(shù)A/D和數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換芯片、電壓基準(zhǔn)芯片、邏輯芯片以及接口芯片。

除模擬芯片外，還包括控制類芯片、驅(qū)動(dòng)類芯片、計(jì)算類芯片、存儲(chǔ)類芯片、傳感類芯片、通信類芯片、功率類芯片、電源類芯片、安全類芯片等。

③ AEC-Q100：集成電路試驗(yàn)方法零件工作溫度等級(jí)定義
?等級(jí)0：環(huán)境工作溫度范圍-40℃~150℃；
?等級(jí)1：環(huán)境工作溫度范圍-40℃~125℃；
?等級(jí)2：環(huán)境工作溫度范圍-40℃~105℃；
?等級(jí)3：環(huán)境工作溫度范圍-40℃~85℃。 

④AEC-Q100車(chē)用IC產(chǎn)品驗(yàn)證流程



⑤ AEC-Q100測(cè)試項(xiàng)目分組
群組A--加速環(huán)境應(yīng)力測(cè)試(PC、THB/HAST、AC or UHAST  or TH、TC、PTC、HTSL)共6項(xiàng)測(cè)試
群組B--加速生命周期模擬測(cè)試(HTOL、ELFR、EDR)--共3項(xiàng)測(cè)試
群組C--封裝組裝完整性測(cè)試(WBS、WBP、SD、PD、SBS、LI、BST)--共7項(xiàng)測(cè)試
群組D--芯片制造可靠性測(cè)試(EM、TDDB、HCI、BTI、SM)--共5項(xiàng)測(cè)試
群組E--電性驗(yàn)證測(cè)試(TEST、HBM、CDM、LU、ED、FG、CHAR、EMC、SC、SER、LF)--共11項(xiàng)測(cè)試
群組F--缺陷篩選測(cè)試(PAT、SBA)--共2項(xiàng)測(cè)試
群組G--腔體封裝完整性測(cè)試(MS、VFV、CA、GFL、DROP、LT、DS、IWV)--共8項(xiàng)測(cè)試

⑥ 北測(cè)芯片測(cè)試能力及AEC-Q100技術(shù)要求


關(guān)于北測(cè)
北測(cè)集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱"NTEK"）成立于2009年，總部位于深圳，主要從事智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)、電子通信、新能源的研發(fā)驗(yàn)證、檢驗(yàn)檢測(cè)、失效分析、仿真模擬和市場(chǎng)準(zhǔn)入等質(zhì)量研究技術(shù)服務(wù)。
北測(cè)擁有豐富的車(chē)規(guī)級(jí)電子認(rèn)證經(jīng)驗(yàn)，已成功幫助100多家企業(yè)順利通過(guò)AEC-Q系列認(rèn)證，通過(guò)AEC-Q100對(duì)每一個(gè)芯片個(gè)案進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量與可靠度確認(rèn)。
北測(cè)集團(tuán)以車(chē)企車(chē)規(guī)芯片國(guó)產(chǎn)化需求為牽引，依托國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，提供完善的檢測(cè)認(rèn)證服務(wù)，通過(guò)AEC-Q100車(chē)用標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把控汽車(chē)芯片安全質(zhì)量，助力國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)級(jí)芯片大力發(fā)展，為打造智能汽車(chē)安全體系再添新動(dòng)力。