自动驾驶让整车厂和芯片厂商摩擦升级?

2018-10-26 08:27:39 来源:EEFOCUS
标签:

 

随着更先进的电子组件集成到汽车中,汽车制造商和芯片制造商视角和需求的不同导致两者出现摩擦和争论。

近年来,越来越多的电子产品集成到自动驾驶等级越来越高的汽车中,但是它的进展并不像各大厂商宣传的那么顺利。事实上,电子和汽车之间的一些差异可能需要数年的时间才能磨合和统一。

业界向完全自主驾驶推进的步伐依然如故,但是汽车制造商和芯片制造商接近终极目标的路径却有着显著的不同。汽车制造商及其1级和2级供应商要求进行硬数据检查、物理检查和测试。而领先的芯片公司和晶圆厂却认为只进行模拟和统计分析就足够了。这两种观点的差异主要体现在如何证明和预测电子产品的的可靠性、导致功能降级和故障的老化及其它原因,以及对汽车中使用的IP和各种电子元件进行认证需要满足哪些条件。

 


这些问题包括:

汽车制造商希望获得和恶劣驾驶条件下的性能以及这些组件的长期可靠性相关的一些实际数据,但在许多情况下,电子元件本身并没有这种真实世界的数据,因为自主驾驶完全是一个新课题。而且即便有一些数据,它仍然是不完整的,或者置于芯片制造商和代工厂的严密保护之下。

如果辅助驾驶和自动驾驶汽车出现故障,汽车制造商将面临巨大的责任,随着自主驾驶等级的提高,这种责任风险也会相应增加。振动试验、温度交变试验可以模拟电子器件在机械或热应力下的工作方式。但是汽车公司对产品的信念应该选择新的判断标准,多年来,汽车公司一直依赖于物理观察和记录机械故障,这显然不能适用于电子产品。

今天,很多涉足汽车业务的电子公司几乎在汽车可靠性要求上没什么经验,反之,许多汽车公司对先进工艺半导体产品也没多少概念。毕竟,用于汽车应用的180nm芯片与7nm AI芯片的差别很大。

现在,虽然可以使用现有的半导体工具和设备解决防止故障的问题,但汽车制造商还希望能够获得能够预测故障的数据。今天的芯片特别是在AI系统中,完全是黑盒子。

福特汽车公司高级可靠性工程师Keith Hodgson说:“福特一直在使用可靠性物理分析,但是当产品老化到接近其寿命的80%时,我们并不能提前得到提醒。就是说,你还没有失效,但是正处于失效的边缘。”

这种数据对许多行业板块都很有价值,因为它允许所有类型的系统供应商平衡风险和成本。但是,它在安全关键市场尤为重要,因为风险可能会导致严重的伤害,所以需要在各种各样的部件上进行预测性维护。

“通常你需要五到六年时间就能知道芯片是否存在问题,”Dfr Solutions技术委员会高级成员Jim McLeish说。 “但是我们在5nm或者7nm上没有什么经验,我们不知道变化会如何影响可靠性。SAE制定了安全失效标准,提供了计算故障率的公式。我们正在努力适应SAE标准(J3168),但是我们需要一些数据来运行模型并找出变化曲线。”

这些数据包括芯片尺寸、厚度、模具材料、Z轴翘曲、封装内的芯片偏移、焊球的直径和高度等,大多数芯片制造商都不会向汽车行业提供这些数据。

“汽车制造商和芯片制造商看待可靠性有着不同的视角,”Arm物理设计事业部营销副总裁Kelvin Low说。 “我们需要在芯片和IP方面接受更多的教育,汽车OEM也需要弄清楚芯片和IP领域正在发生的事情。供应链中的每个人都会受到影响。 目前,代工厂并不会分享所有器件的代工数据,你在最终产品上只能进行少量的仿真。结果,芯片制造商的的利润率更高了,因为他们实际上不需要处理也看不到那么多数据。”

设计和制造的转变
领先的芯片厂商通常会将数据开放给代工厂和EDA供应商,以便能够以足够高的良率制造出所设计的产品。自FinFET问世以来,三星、格罗方德、台积电等代工厂一直都在提供有关工艺变化和其它影响的数据,这些数据会影响其顶级客户、EDA厂商和IP公司的产品可靠性。不过,为汽车应用开发7nm AI芯片还有一系列新的问题。

应用材料公司蚀刻产品战略副总裁Uday Mitra说:“每个节点的问题都在累加,增加了工艺升级过程中出错的可能性。现在的工艺升级不再是一个简单的尺寸缩小了。随着工艺节点的升级,EPE(边缘放置误差)容差变小,光刻对准误差和工艺变化误差也在增加。目前最大允许的EPE是四分之一节距,间距更小,从而变得更糟。除非增加间距,否则即使重新流片也无法解决问题。”

汽车行业又在这些问题之上增加了严格的认证和可靠性标准。今天并没有用于汽车的7nm AI芯片,因此芯片厂商还没有提供这些数据。制造后会出现什么样的问题现在也无法预料。

“导致汽车IC可靠性故障的潜在缺陷和随机缺陷直接相关,”KLA-Tencor高级主管Rob Cappel表示。 “如果使用适当的检查工具、采样策略和方法来发现和减少随机缺陷,那么,晶圆厂捕获这些可靠性问题的概率要高得多。”

这也是由汽车集成先进电子技术而推动的一个重大转变。在汽车中,这些电子器件需要在没有任何故障的情况下使用长达18年,因此电路监测是必不可少的。当然,时间计算公式还要取决于无人驾驶出租车的行驶里程,不过,这些无人驾驶汽车在失效前需要一种更换零件或模块的方法。

“汽车制造商希望亲眼看到可以证实可靠性的证据,”Moortec首席技术官Oliver King说。“预测分析和模拟当然也很棒,但是汽车厂商还是希望眼见为实。我们真的知道FinFET是怎样老化的吗?未必!是的,我们是有一些模型,但是FinFET和平面型芯片不同。这是我们第一次面对发生在汽车中的严重的电子升级问题。当你把复杂SoC放在汽车中时,你会看到通常与复杂SoC相关的各种问题。”

这些问题的范围极广,从完全失效到更微妙的时序问题都可能涵盖在内。

“业界已经开展了预测性维护工作,”UltraSoC首席执行官Rupert Baines表示。 “像恩智浦、意法半导体、英飞凌和英特尔这样的芯片公司正在片上编写复杂的代码,像博世和德尔福这样的汽车电子零部件公司正在分层开发更多的软件。他们需要验证、认证和分析,以便在芯片公司的保障之外再添加一层防火墙。如果有一个bug,你肯定想要捕获它并确保它不会导致问题。如果系统被黑客入侵,您肯定想得到通知和提醒。但是你需要在芯片运行的同时检测出bug、黑客攻击和安全问题。”

通常情况下,智能手机或服务器中的这些问题都会在若干年内通过包括软件更新在内的诸多方法得到解决,自动驾驶汽车也可能复制这种路径。不过,目前整个汽车行业正在全力以赴追赶或超越特斯拉,唯一的超车方式就是使用电子产品。

“可靠性的典型学习周期是一年两次,”PDF Solutions新产品和解决方案副总裁Klaus Schuegraf说。 “首先,你需要制造出来产品,这需要两到四个月的时间,然后封装它,给它烧录软件,这又需要一个季度。所以,从开始制造到烧录软件需要历时半年,你每年大约会经历两次学习周期。这是将这些高性能、高可靠性技术推向市场以实现高性能计算的一部分挑战。你可能会遇到一两个ppm故障率问题,使得无法提供和先前节点一样的质量。这些故障都延长了处理时间,当然,发现这些难题并定位它们也需要时间。”

生产中的变化也是导致可能出错的一个原因。

“你当然可以保证生产质量,但实现起来非常困难,”联华电子营销总监John Chen说。 “和8英寸晶圆相比,12英寸晶圆将在中心提供更好的均匀性,但在晶圆边缘比8英寸晶圆更加难以保持均匀性。所以你可以改回200mm晶圆,以降低故障率并最大限度地减少产品变化。问题在于你不一定知道如何将其用于汽车行业,有时你必须在工艺上向后退一步而不是转向最先进的节点。”

 

 
关注电子技术交流网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

作者简介
电子技术交流网 小编
电子技术交流网 小编

电子行业垂直媒体--电子技术交流网小编一枚,愿从海量行业资讯中淘得几粒金沙,与你分享!

继续阅读
2018 Automechanika Shanghai 同期活动强大阵容带来行业新视点

即将于下个月在上海国家会展中心隆重揭幕的Automechanika Shanghai——上海国际汽车零配件、维修检测诊断设备及服务用品展览会,喜迎八方来客,届时预计将有14万名汽车行业专业买家亲临现场。

从工业3.0走向工业4.0,半导体需要承担怎样的责任?

由于产品特性的缘故,跟其他制造业相比,半导体制造相关产业的自动化程度一直是名列前茅。 但从自动化走向智能化,也就是从工业3.0走向工业4.0,实现数字转型,则是另一个截然不同的故事。

让物联网设备实现“永久续航”,Atmosic是如何做到的?

作为一家创新型无晶圆厂半导体公司,Atmosic专注于超低能耗无线技术方案设计,旨在降低并颠覆设备对电池的依赖性,从而实现永久续航和无电池物联网发展。

麒麟990将采用什么工艺?性能有多大提升?

数月前在IFA2018上华为发布的麒麟980拿下6项全球第一,首发搭载麒麟980芯片的华为mate 20系列手机也已上市,相应跑分也很漂亮,足以证明其为目前最强的移动芯片之一。

“黑天鹅”阴云笼罩,半导体 产业下行不可阻挡?

鉴于半导体行业显然处于下行周期中(尽管有愚蠢的人否认周期性的存在),大多数投资者和行业参与者都想知道下行周期的时间和复苏的形态,因为我们想知道何时再购买股票是安全的。我们也想尝试预测复苏的爬升速度,以评估行业和股票的增长。

更多资讯
10月的新能源销量数据和年度目标
10月的新能源销量数据和年度目标

今年车市的情况,使得新能源汽车的高增长带来的信心非常重要,在这个市场里面有很多的东西值得深究,但是在当前的基数下,它就是为数不多的还在较快速增长的细分市场。

10月动力电池装机量概况
10月动力电池装机量概况

10月份和车企对应的动力电池安装的数量也是可以根据不同的数据表现出来,目前第一梯队和第二梯队分的特别清楚。10月新能源汽车生产约13.6万辆,对应的动力电池装机总电量约5.93GWh,平均单车安装43.6kWh。装机总电量排名前十动力电池企业合计约5.17GWh,占整体的87%

AMS18展会现场最新产品 汽车用品及改装

本品以优质进口涤纶级乙二醇为基料,添加高级军工防腐剂、阻垢剂、稳定剂调配而成,广泛适用于各种型号内燃机车的冷却系统。

AMS18展会现场最新产品汽车零部件

AL集团很荣幸地在此介绍我们适配日产及雷诺热门车型的新塑料燃油滤清器系列。我们的滤清器生产基地位于保加利亚,拥有成熟的技术、先进的设备,并经由最严格的质量标准把关。所有的滤清器皆经过实验室的测试,并不受专利限制。更多信息请随时通过我们的销售代表了解更多。

AMS18展会现场最新产品修理及维护

Beta压接钳新品系列,由德国制造,有着出色的杠杆力矩比,操作省力,人体工程学设计的软胶手柄,长久使用更舒适高效。

电路方案