近年來(lái)，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品集成到自動(dòng)駕駛等級(jí)越來(lái)越高的汽車中，但是它的進(jìn)展并不像各大廠商宣傳的那么順利。事實(shí)上，電子和汽車之間的差異可能需要數(shù)年的時(shí)間才能磨合和統(tǒng)一。

業(yè)界向完全自主駕駛推進(jìn)的步伐依然如故，但是汽車制造商和芯片制造商接近終極目標(biāo)的路徑卻有著顯著的不同。汽車制造商及其1級(jí)和2級(jí)供應(yīng)商要求進(jìn)行硬數(shù)據(jù)檢查、物理檢查和測(cè)試。而領(lǐng)先的芯片公司和晶圓廠卻認(rèn)為只進(jìn)行模擬和統(tǒng)計(jì)分析就足夠了。這兩種觀點(diǎn)的差異體現(xiàn)在如何證明和預(yù)測(cè)電子產(chǎn)品的的可靠性、導(dǎo)致功能降級(jí)和故障的老化及其它原因，以及對(duì)汽車中使用的IP和各種電子元件進(jìn)行認(rèn)證需要滿足哪些條件。

這些問(wèn)題包括：

汽車制造商希望獲得和惡劣駕駛條件下的性能以及這些組件的長(zhǎng)期可靠性相關(guān)的一些實(shí)際數(shù)據(jù)，但在許多情況下，電子元件本身并沒(méi)有這種真實(shí)世界的數(shù)據(jù)，因?yàn)樽灾黢{駛完全是一個(gè)新課題。

如果輔助駕駛和自動(dòng)駕駛汽車出現(xiàn)故障，汽車制造商將面臨巨大的責(zé)任，隨著自主駕駛等級(jí)的提高，責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)相應(yīng)增加。振動(dòng)試驗(yàn)、溫度交變?cè)囼?yàn)可以模擬電子器件在機(jī)械或熱應(yīng)力下的工作方式。多年來(lái)，汽車公司一直依賴于物理觀察和記錄機(jī)械故障，這顯然不能適用于電子產(chǎn)品。

今天，很多涉足汽車業(yè)務(wù)的電子公司幾乎在汽車可靠性要求上沒(méi)什么經(jīng)驗(yàn)，反之，許多汽車公司對(duì)先進(jìn)工藝半導(dǎo)體產(chǎn)品也沒(méi)多少概念。畢竟用于汽車應(yīng)用的180nm芯片與7nm AI芯片差別很大。

現(xiàn)在，雖然可以使用現(xiàn)有的半導(dǎo)體工具和設(shè)備解決防止故障的問(wèn)題，但汽車制造商還希望能夠獲得能夠預(yù)測(cè)故障的數(shù)據(jù)。今天的芯片特別是在AI系統(tǒng)中，完全是黑盒子。

福特汽車公司高級(jí)可靠性工程師Keith Hodgson說(shuō)：“福特一直在使用可靠性物理分析，但是當(dāng)產(chǎn)品老化到接近其壽命的80％時(shí)，我們并不能提前得到提醒。就是說(shuō)，你還沒(méi)有失效，但是正處于失效的邊緣。”

這種數(shù)據(jù)對(duì)許多行業(yè)板塊都很有價(jià)值，因?yàn)樗试S所有類型的系統(tǒng)供應(yīng)商平衡風(fēng)險(xiǎn)和成本。但是，它在安全關(guān)鍵市場(chǎng)尤為重要，因?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的傷害，所以需要在各種各樣的部件上進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)。

“汽車制造商和芯片制造商看待可靠性有著不同的視角，”Arm物理設(shè)計(jì)事業(yè)部營(yíng)銷副總裁Kelvin Low說(shuō)。 “我們需要在芯片和IP方面接受更多的教育，汽車OEM也需要弄清楚芯片和IP領(lǐng)域正在發(fā)生的事情。供應(yīng)鏈中的每個(gè)人都會(huì)受到影響。 目前，代工廠并不會(huì)分享所有器件的代工數(shù)據(jù)，你在最終產(chǎn)品上只能進(jìn)行少量的仿真。結(jié)果，芯片制造商的的利潤(rùn)率更高了，因?yàn)樗麄儗?shí)際上不需要處理也看不到那么多數(shù)據(jù)。”

設(shè)計(jì)和制造的轉(zhuǎn)變

領(lǐng)先的芯片廠商通常會(huì)將數(shù)據(jù)開(kāi)放給代工廠和EDA供應(yīng)商，以便能夠以足夠高的良率制造出所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。自FinFET問(wèn)世以來(lái)，三星、格羅方德、臺(tái)積電等代工廠一直都在提供有關(guān)工藝變化和其它影響的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)影響其頂級(jí)客戶、EDA廠商和IP公司的產(chǎn)品可靠性。不過(guò)，為汽車應(yīng)用開(kāi)發(fā)7nm AI芯片還有一系列新的問(wèn)題。

應(yīng)用材料公司蝕刻產(chǎn)品戰(zhàn)略副總裁Uday Mitra說(shuō)：“每個(gè)節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題都在累加，增加了工藝升級(jí)過(guò)程中出錯(cuò)的可能性。現(xiàn)在的工藝升級(jí)不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的尺寸縮小了。隨著工藝節(jié)點(diǎn)的升級(jí)，邊緣放置誤差容差變小，光刻對(duì)準(zhǔn)誤差和工藝變化誤差也在增加。目前最大允許的EPE是四分之一節(jié)距，間距更小，從而變得更糟。除非增加間距，否則即使重新流片也無(wú)法解決問(wèn)題。”

汽車行業(yè)又在這些問(wèn)題之上增加了嚴(yán)格的認(rèn)證和可靠性標(biāo)準(zhǔn)。今天并沒(méi)有用于汽車的7nm AI芯片，因此芯片廠商還沒(méi)有提供這些數(shù)據(jù)。制造后會(huì)出現(xiàn)什么樣的問(wèn)題現(xiàn)在也無(wú)法預(yù)料。

“導(dǎo)致汽車IC可靠性故障的潛在缺陷和隨機(jī)缺陷直接相關(guān)，”KLA－Tencor高級(jí)主管Rob Cappel表示。 “如果使用適當(dāng)?shù)臋z查工具、采樣策略和方法來(lái)發(fā)現(xiàn)和減少隨機(jī)缺陷，那么，晶圓廠捕獲這些可靠性問(wèn)題的概率要高得多。”

這也是由汽車集成先進(jìn)電子技術(shù)而推動(dòng)的一個(gè)重大轉(zhuǎn)變。在汽車中，這些電子器件需要在沒(méi)有任何故障的情況下使用長(zhǎng)達(dá)18年，因此電路監(jiān)測(cè)是必不可少的。當(dāng)然，時(shí)間計(jì)算公式還要取決于無(wú)人駕駛出租車的行駛里程，不過(guò)，這些無(wú)人駕駛汽車在失效前需要一種更換零件或模塊的方法。

汽車制造商希望親眼看到可以證實(shí)可靠性的證據(jù)，預(yù)測(cè)分析和模擬當(dāng)然也很棒，但是汽車廠商還是希望眼見(jiàn)為實(shí)。

這些問(wèn)題的范圍極廣，從完全失效到更微妙的時(shí)序問(wèn)題都可能涵蓋在內(nèi)。

業(yè)界已經(jīng)開(kāi)展了預(yù)測(cè)性維護(hù)工作，像恩智浦、意法半導(dǎo)體、英飛凌和英特爾這樣的芯片公司正在片上編寫復(fù)雜的代碼，像博世和德?tīng)柛＿@樣的汽車電子零部件公司正在分層開(kāi)發(fā)更多的軟件。他們需要驗(yàn)證、認(rèn)證和分析，以便在芯片公司的保障之外再添加一層防火墻。如果有一個(gè)bug，需要捕獲它并確保它不會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。如果系統(tǒng)被黑客入侵，肯定想得到通知和提醒。但是需要在芯片運(yùn)行的同時(shí)檢測(cè)出bug、黑客攻擊和安全問(wèn)題。