從7nm到5nm：如何確保車規(guī)級芯片全生命周期的top級安全？

為保障質(zhì)量、安全性和可靠性，汽車行業(yè)始終如一地貫徹著嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。然而，這種對汽車安全性和可靠性的堅定追求，也催生了對預(yù)測性維護(hù)的迫切需要，即在芯片生命周期管理（SLM）中，使用先進(jìn)的監(jiān)測和分析技術(shù)來預(yù)測和預(yù)防半導(dǎo)體組件的故障。

預(yù)測性維護(hù)對于汽車行業(yè)至關(guān)重要。首先，預(yù)測性維護(hù)能及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，防止問題惡化，避免停機(jī)造成的巨大損失，并優(yōu)化維護(hù)預(yù)算，從而降低整體成本。

其次，通過持續(xù)監(jiān)測關(guān)鍵組件和系統(tǒng)，不僅可以提升車輛的可靠性，及早發(fā)現(xiàn)故障或性能下降，預(yù)防意外故障，還能提高車輛的安全性。這種持續(xù)的監(jiān)測還幫助及時響應(yīng)維護(hù)需求，最大程度減少意外故障，從而提升客戶滿意度。此外，預(yù)測性維護(hù)還能優(yōu)化維護(hù)計劃，實現(xiàn)更高效的資源分配，減少停機(jī)時間，同時根據(jù)實際情況更換組件，延長組件的使用壽命，減少不必要的更換。

最后，預(yù)測性維護(hù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能為制造商提供寶貴的見解，幫助他們識別常見問題，改進(jìn)設(shè)計，強(qiáng)化制造流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量。總體來看，預(yù)測性維護(hù)不僅能降低成本，還能提高汽車的可靠性和安全性，增加客戶滿意度，并推動數(shù)據(jù)驅(qū)動的設(shè)計改進(jìn)。

浴盆曲線是可靠性工程的一個概念，可用于分析汽車組件的老化和劣化情況。它包括三個階段：早期失效階段、中間壽命階段和耗損失效階段。早期失效階段包含由于設(shè)計或制造問題導(dǎo)致的失效，可通過測試和質(zhì)量控制加以解決。一般中間壽命階段的故障率較低且較穩(wěn)定，而耗損失效階段由于磨損、疲勞和劣化，故障率會越來越高。維護(hù)、檢查和主動更換老化組件有助于控制耗損失效階段的失效現(xiàn)象。了解浴盆曲線有助于優(yōu)化汽車的可靠性和使用壽命。

▲?圖2上圖：傳統(tǒng)浴盆曲線；下圖：實際觀察到的曲線

本文將重點討論持續(xù)監(jiān)測關(guān)鍵組件和系統(tǒng)的重要性，強(qiáng)調(diào)芯片嵌入式監(jiān)測IP的必要性。這不僅包含測量工藝、溫度、電壓等環(huán)境風(fēng)險，還包含使用結(jié)構(gòu)化監(jiān)測來測量裕度，如路徑裕度監(jiān)測或信號完整性監(jiān)測。這是在芯片生命周期管理（SLM）中進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)或主動維護(hù)的關(guān)鍵步驟。

ISO 26262是一項專門針對汽車行業(yè)功能安全的國際標(biāo)準(zhǔn)，主要側(cè)重于電氣和電子組件，為開發(fā)安全關(guān)鍵型汽車系統(tǒng)提供了指南和要求。ISO 26262的重要性體現(xiàn)在幾個關(guān)鍵方面：

安全保障：

ISO 26262提倡在整個汽車開發(fā)過程中采用系統(tǒng)化方法來保障安全。該標(biāo)準(zhǔn)建立了一個框架，用于識別、分析和降低與車輛潛在危害相關(guān)的風(fēng)險。遵循ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)，汽車制造商和供應(yīng)商可以確保從設(shè)計和開發(fā)的早期階段就集成安全措施，讓行駛在道路上的汽車汽車更加安全。

遵守法律和監(jiān)管要求：

汽車制造商必須遵守各種與安全相關(guān)的法律和監(jiān)管要求。ISO 26262提供了一套廣獲認(rèn)可并行之有效的準(zhǔn)則，幫助企業(yè)順應(yīng)相關(guān)的法規(guī)要求。遵守這一標(biāo)準(zhǔn)不僅能彰顯企業(yè)對安全的不懈追求，并有助于通過監(jiān)管機(jī)構(gòu)所要求的認(rèn)證和批準(zhǔn)流程。

降低風(fēng)險和減輕責(zé)任：

車輛的功能安全故障可能會造成嚴(yán)重后果，包括事故、人身傷害和死亡。ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)旨在通過系統(tǒng)化方法來識別危害、評估風(fēng)險和緩解風(fēng)險，從而更大限度地降低功能安全故障的風(fēng)險。此外，遵循此標(biāo)準(zhǔn)還有助于汽車廠商通過開展盡職調(diào)查來確保產(chǎn)品安全，從而減輕潛在的責(zé)任風(fēng)險。

行業(yè)協(xié)調(diào)與合作：

ISO 26262為汽車行業(yè)各利益相關(guān)者之間的交流和合作提供了通用的語言和框架，促進(jìn)了汽車制造商、供應(yīng)商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)之間就安全相關(guān)信息和知識展開交流。在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用一致的標(biāo)準(zhǔn)，可促進(jìn)提高互操作性、協(xié)調(diào)性和透明度，改善安全措施和共享最佳實踐。

客戶信心和市場競爭力：

遵守ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)有助于增強(qiáng)客戶對汽車產(chǎn)品的信心。消費(fèi)者越來越重視安全問題，符合ISO 26262要求的車輛可以給消費(fèi)者樹立更安全、更可靠的品牌形象。此外，遵守ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)更可為汽車廠商贏得競爭優(yōu)勢，凸顯其對于卓越質(zhì)量、安全及持續(xù)改進(jìn)的堅定承諾。

考慮到國際ISO26262管理機(jī)構(gòu)提出的具體要求，新思科技遵循以下封裝要求。

▲?圖3新思科技汽車IP封裝產(chǎn)品

目前，新思科技為臺積公司7nm和5nm節(jié)點提供的所有汽車監(jiān)測IP均符合車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到或超過了汽車電子委員會（AEC）規(guī)定的要求。有關(guān)測試方法和條件的詳細(xì)信息，請參閱文件AEC-Q100《組件應(yīng)力測試認(rèn)證》。

▲ 圖4新思科技AG要求：降低風(fēng)險并加快汽車SoC認(rèn)證

綜上所述，相關(guān)認(rèn)證可保障汽車行業(yè)的功能安全表現(xiàn)，有助于促進(jìn)采用系統(tǒng)化方法管控風(fēng)險，遵守法規(guī)要求，推動行業(yè)利益相關(guān)者開展合作。通過遵循ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)，汽車廠商可以提高產(chǎn)品安全性、減輕責(zé)任風(fēng)險，并贏得客戶對產(chǎn)品的信任。