为什么造一颗车规级芯片这么难？

[Summary]什么是 Automotive Grade（也就是我们常说的车规级）？

分类:新闻媒体
作者：恩纳基智能科技
来源:原创
发布时间:2023-04-12
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什么是 Automotive Grade（也就是我们常说的车规级）？就是始终如一的可靠性。

一辆智能汽车会搭载上千个芯片，包括功能芯片，主控芯片（智能座舱、自动驾驶等SoC芯片）、传感器芯片等等，满足车规级，意味着芯片质量和寿命更高，技术门槛更高。

车规芯片 VS 消费电子芯片

消费电子芯片和车规芯片的设计考虑重点有很大不同，导致工艺制程也有很大不同。

01 手机芯片：天下武功唯快不破

不管是手机，平板电脑，机顶盒还是智能穿戴设备消费电子芯片，在研发阶段都会考虑性能，功耗和成本等三个方面维度。

智能机时代芯片性能强与弱成为了评价一个型号优劣的重要标准，以高通骁龙 865 芯片为例，采用 1*Cortex-A77（2.84GHz）+3*Cortex A77（2.42GHz ）+4*Cortex-A55（1.8GHz ）的架构，NPU 可以实现 15 万亿次/秒的运算能：ISP速度达到了 20 亿像素/秒的处理速度，可以支持2亿像素摄像头。

一块芯片上数十亿个晶体管在高频工作时，会产生大量的动态功耗、短路功耗和漏电功耗，如果不加以控制，不仅会出现计算错误的结果，甚至可以把电路中某些环节会融合到一起而使得芯片无法修复。所以消费电子除了追求性能外，还要兼顾功耗问题，不然很容易出现机身烫手、待机时间减少、使用体验下降等问题。

随着芯片性能的日益强悍，芯片价格不断上涨，在手机总成本中占据了越来越大的份额。以高通骁龙 865 为例，成本在 700 元左右，占所搭载的机型成本比例分别为小米 10pro 占比 14%、红米 K30pro 占比 23%、OPPO findX2pro 占比 10%、三星 S2ultra 占比为 7%；麒麟 990 的成本约为 500 元，约占华为 nova6 售价的 16%、P40 售价的 10%、P40 PRO售价的 7%、P40 pro plus 售价的 5%；联发科天玑1000的价格是 280 元，约占 OPPO Reno3 售价的 9.8%；所以不管是从提升产品的竞争力或者是提升企业利润的角度来看，对芯片成本进行控制是非常有必要的。

02 汽车芯片：稳定压倒一切

汽车芯片因其交通工具的特殊性而十分注重可靠性，安全性及长效性。为何首推可靠性？由于车规芯片的特点：

1、车辆运行环境恶劣

发动机舱内温度区间为 -40°C~150°C，所以车辆芯片要满足这一较大温度运行区间，消费芯片仅要满足 0°C~70°C 的运行环境。加之车辆行进时会遇到较多振动与冲击，且车内环境湿度大，粉尘大，侵蚀大等问题远超消费芯片所需。

2、汽车产品的设计寿命更长

手机的生命周期在 3 年，最多不超过 5 年，而汽车设计寿命普遍都在 15 年或 20 万公里左右，远大于消费电子产品寿命要求。因此，汽车芯片的产品生命周期要求在 15 年以上，而供货周期可能长达 30 年。

在这样的情况下，如何保持芯片的一致性、可靠性，是车规芯片首先要考虑的问题。

3、安全在汽车芯片中格外重要

汽车芯片的安全主要由功能安全与信息安全两个方面组成。

手机芯片死掉可以停机重新启动，但一旦汽车芯片宕机就有可能引发严重安全事故，这对于消费者而言根本无从谈起。因此，在汽车芯片设计时，首先要将功能安全放在架构设计之初就成为车规芯片中极为重要的组成部分，采用独立的安全岛的设计，在关键模块、计算模块、总线、内存等等都有 ECC、CRC 的数据校验，包括整个生产过程都采用车规芯片的工艺，以确保车规芯片的功能安全。

针对功能安全，国际组织 IEC 发布了 IEC 61508 标准，并衍生出了一系列适用不同行业的功能安全标准，如下图：