凡與車相關(guān)，必有車規(guī)級(jí)。車規(guī)級(jí)究竟有什么奇特之處？

如今汽車電子產(chǎn)品價(jià)格飛漲，其原因不外乎“車規(guī)級(jí)”，但人人都在說(shuō)的車規(guī)級(jí)究竟是什么？

車規(guī)級(jí)，顧名思義它是一種汽車標(biāo)準(zhǔn)，符合各個(gè)國(guó)家立法的關(guān)于汽車標(biāo)準(zhǔn)的法規(guī)，各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)有所不同。例如，在美國(guó)，汽車導(dǎo)航需要AECQ認(rèn)證。以汽車導(dǎo)航為例，首先需要高性能處理器。車規(guī)級(jí)控制單元專門處理CAN總線信息和控制邏輯，以確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。然后是高清音頻和視頻硬件的解碼，音頻和視頻文件的解碼，以及前后座椅聲場(chǎng)以及左右平衡位置的調(diào)整。同時(shí)，它必須與原始汽車的CAN總線協(xié)議和原始汽車的線束兼容，匹配原始汽車的協(xié)議，支持原始汽車的方向盤控制，并正常顯示車輛行駛的信息。當(dāng)然，也需要快速定位和導(dǎo)航，以支持陀螺儀功能的安裝。EMC電磁兼容性能要達(dá)標(biāo)等。

綜上所述，車規(guī)級(jí)實(shí)際上是一套硬件上的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，車規(guī)級(jí)是在工業(yè)級(jí)上的擴(kuò)展。符合以上標(biāo)準(zhǔn)的，可以稱為車規(guī)級(jí)。車規(guī)級(jí)汽車電子元件的高標(biāo)準(zhǔn)要求更能滿足汽車行業(yè)的需求。

車規(guī)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)是AEC-Q系列標(biāo)準(zhǔn)。AEC-Q100適用于芯片，AEC-Q101適用于分立半導(dǎo)體器件，AEC-Q102適用于分立光電子器件，AEC-Q103適用于MEMS器件，AEC-Q104適用于多芯片模組，AEC-Q200適用于無(wú)源元件。

通俗來(lái)講，車規(guī)級(jí)電子元件按照應(yīng)用場(chǎng)景，通?？梢苑譃橄M(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)、車規(guī)級(jí)和軍工級(jí)四個(gè)等級(jí)，其要求依次為軍工>車規(guī)>工業(yè)>消費(fèi)。

汽車電子元件對(duì)外部工作環(huán)境，如溫度、濕度、發(fā)霉、粉塵、水及有害氣體侵蝕等的要求，根據(jù)不同安裝位置等有不同需求，但一般都大于消費(fèi)級(jí)。

以瑞薩車規(guī)級(jí)芯片的要求為例：要求芯片能夠在環(huán)境溫度-40℃~75℃，濕度95%，15~25KV的靜電環(huán)境下能夠正常工作，并且還要要求有20年的保質(zhì)期，保質(zhì)期內(nèi)不許壞，產(chǎn)品不良率在100萬(wàn)分之一以下，幾乎為0。

除環(huán)境外，汽車電子在可靠性和一致性上的要求一般也大于工業(yè)級(jí)。

其測(cè)試條件比消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)電子元器件更加規(guī)范嚴(yán)苛，苛刻的車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可以確保由大量的ECU和上萬(wàn)個(gè)電子元器件構(gòu)成的汽車在使用過(guò)程具有長(zhǎng)生命周期和高可靠性。

可靠性：在規(guī)定條件下工作不犯錯(cuò)的能力。

汽車設(shè)計(jì)壽命都在 15 年左右，遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子產(chǎn)品壽命要求，目前車輛的電氣化程度已經(jīng)非常高了，特別是電動(dòng)汽車的各個(gè)控制系統(tǒng)，都配置了很多的ECU裝置，每個(gè)裝置里面又由很多的電子元器件組成。為保證車輛整車達(dá)到相當(dāng)?shù)母呖煽啃?，?duì)控制系統(tǒng)組成的每一個(gè)部分要求都是是非常高的。

一致性：零件保持一致。

對(duì)于組成復(fù)雜的汽車產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，低可靠性、一致性差的元件無(wú)疑意味著巨大的安全隱患，因此經(jīng)常用PPM（百萬(wàn)分之一）來(lái)描述汽車零部件的要求。

現(xiàn)在的汽車都是大規(guī)模生產(chǎn)方式，廠家一款定型車輛一年可以生產(chǎn)數(shù)十萬(wàn)輛，所以就對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的一致性要求非常高，對(duì)于零部件組成復(fù)雜的汽車產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，使用一致性差的電子元器件將會(huì)導(dǎo)致整車出現(xiàn)安全隱患。

再來(lái)看幾點(diǎn)其它的需求。

制造工藝

汽車產(chǎn)品制造工藝的要求，雖然汽車的零件也在不斷的向小型化和輕量化發(fā)展，但相對(duì)消費(fèi)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，在體積和功耗上還相對(duì)可以放松，一般使用的封裝較大，以保證有足夠的機(jī)械強(qiáng)度并符合主要的汽車供應(yīng)商的制造工藝。

產(chǎn)品生命周期

雖然近些年，汽車產(chǎn)品不斷的降價(jià)，但汽車還是一個(gè)耐用的大件商品，必須要保持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間的售后配件的供應(yīng)能力。同時(shí)開(kāi)發(fā)一個(gè)汽車零件需要投入大量的驗(yàn)證工作，更換元件帶來(lái)的驗(yàn)證工作也是巨大的，所以也整車制造企業(yè)和零部件供應(yīng)商也需要維持較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定供貨。

標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)證

這樣看來(lái)，滿足汽車產(chǎn)品要求的確復(fù)雜，而且以上的要求是針對(duì)汽車零件的（對(duì)于電子元件來(lái)說(shuō)就是系統(tǒng)了），如何去轉(zhuǎn)換成電子元件的要求就變得很困難，為解決這個(gè)問(wèn)題就自然有一些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，比較得到公認(rèn)的就是AEC 的標(biāo)準(zhǔn)：

AEC Q100 針對(duì)有源（Active Device）元件的要求
AEC Q200 針對(duì)無(wú)源(Possive Device)元件的要求

任何選擇都有雙面性，要求比軍工級(jí)高，但成本要比其低，這就增加了車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)難度。首當(dāng)其沖的困難是車規(guī)級(jí)開(kāi)發(fā)驗(yàn)證花費(fèi)大、門檻高。其次因零件復(fù)雜度造成的選型困難往往導(dǎo)致要放棄一些集成度高的方案。最后車規(guī)級(jí)芯片制作周期非常長(zhǎng)，大量驗(yàn)證工作會(huì)影響產(chǎn)品上市速度。芯片廠家大多選擇在消費(fèi)電子市場(chǎng)成熟后才將產(chǎn)品應(yīng)用到汽車市場(chǎng)上。

車規(guī)級(jí)芯片要求已經(jīng)如此之高，應(yīng)用于新能源汽車的車載電源及充電樁功率器件更甚。

猜想很多人還會(huì)說(shuō)，還有許多的整車廠的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)一些整車廠確實(shí)是有相關(guān)的一般可靠性要求的標(biāo)準(zhǔn)，但它考核的是一個(gè)完整的汽車組件（由電子元件構(gòu)成的系統(tǒng)），而非直接針對(duì)組成這些組件的電子元件的要求（電阻，電容，三極管，芯片等），雖然它的要求是可以用來(lái)參考對(duì)下級(jí)元件的選型，但作為電子元件測(cè)試等來(lái)說(shuō)還是非常的不合適的。

車規(guī)的驗(yàn)證

車廠的工作中，難免會(huì)使用到一些沒(méi)有 AEC Q100/200 認(rèn)證的電子元件，很多車廠的人員都會(huì)希望進(jìn)行一些可靠性驗(yàn)證，來(lái)驗(yàn)證它是否滿足車規(guī)要求。

個(gè)人認(rèn)為這種方法并不太有效，因?yàn)檫@些測(cè)試都只能是必要不充分測(cè)試。只能用于否定該器件的可用性，而不能確定其可以使用。

原因很簡(jiǎn)單，樣本數(shù)量太少測(cè)試的項(xiàng)目并不充分。對(duì)于半導(dǎo)體這種大批量制造的元件，通過(guò)少量的樣本的測(cè)試來(lái)確定其可靠性，個(gè)人認(rèn)為是非常的不靠譜的，這里我們也可以來(lái)看看 AEC Q100 進(jìn)行的主要認(rèn)證測(cè)試項(xiàng)目，也就可以看出差別。

哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求高？

車規(guī)和工規(guī)，誰(shuí)的要求高。普遍的認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的高低順序是軍工> 汽車 >工業(yè)> 消費(fèi)電子。但個(gè)人卻不能完全接受這個(gè)順序。工業(yè)是個(gè)很寬的范圍，也遇到的環(huán)境和可靠性需要也是差異巨大的?？梢韵胂蟮玫奖热缫粋€(gè)大型工業(yè)設(shè)備的可靠性要求絕對(duì)不會(huì)比汽車要求低。（比如一個(gè)大型電廠的關(guān)鍵設(shè)備），而同時(shí)環(huán)境的苛刻度也可能會(huì)遠(yuǎn)超汽車的要求，并不能簡(jiǎn)單的說(shuō)工規(guī)要求就比汽車低。

使用車規(guī)零件的壞處

任何選擇都不可能只有好處沒(méi)有壞處，使用車規(guī)電子元件有什么壞處呢？首先就是貴，體系要求高，開(kāi)發(fā)驗(yàn)證花費(fèi)大，產(chǎn)量低導(dǎo)致成本高出消費(fèi)電子一大截。相對(duì)較高的門檻也使得存在較多的銷售溢價(jià)。

其次的壞處就是選型困難。玩電子的人都知道發(fā)展到今天，電子元件相當(dāng)?shù)呢S富，做相同功能的產(chǎn)品可以有多種方案，復(fù)雜度可能差異巨大，但有時(shí)為達(dá)到車規(guī)的要求，不得不放棄一些集成度高的方案。

還有一個(gè)比較明顯的壞處就是某些產(chǎn)品技術(shù)落后，大量的驗(yàn)證工作影響到了新產(chǎn)品的上市速度，同時(shí)，芯片廠家一般的投放策略也是希望在消費(fèi)電子市場(chǎng)上成熟后，才將該產(chǎn)品應(yīng)用在到汽車市場(chǎng)上。比如在 2013 年小編在開(kāi)發(fā)的一款產(chǎn)品使用的 ARM Cortex A9 的處理器，當(dāng)時(shí)在汽車市場(chǎng)已經(jīng)基本上是最好的產(chǎn)品了，但消費(fèi)市場(chǎng)上 ARM Cortex A57 的處理器并不稀奇。

使用非車規(guī)的電子元件在車上到底有多大的風(fēng)險(xiǎn)

這個(gè)問(wèn)題真是比較復(fù)雜，得從多個(gè)方面來(lái)判斷：

1. 僅僅是沒(méi)有得到相關(guān)的認(rèn)證，但其實(shí)產(chǎn)品的性能和可靠性是滿足要求的，并且也得到過(guò)大量的應(yīng)用驗(yàn)證。如果屬于這種情況風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。

2. 這點(diǎn)是很重要的一點(diǎn)，就是元件和系統(tǒng)的關(guān)系。系統(tǒng)的性能和可靠性是由下一級(jí)的電子元件來(lái)構(gòu)成的，所以在同樣的設(shè)計(jì)下，使用非車規(guī)的元件產(chǎn)品肯定要差。但好的設(shè)計(jì)，可以降低元件的性能要求，一個(gè)保護(hù)措施設(shè)計(jì)完善并能做到元件失效對(duì)系統(tǒng)影響輕微設(shè)計(jì)，就有可能使用非車規(guī)元件做出更好的產(chǎn)品。

由于當(dāng)前技術(shù)工藝限制的影響，不是每種需要用在汽車上的電子元件都可以達(dá)到所謂的車規(guī)要求。但為了實(shí)現(xiàn)汽車上的某些功能，就必須要用到這些元件。這種情況可以分為兩類：

a. 該功能的安全要求高，不能接受偏差

例子：緊急呼叫的 E-CALL 功能，為保證該功能，需要給設(shè)備安裝上后備電池。而該功能是涉及到生命安全的，按照某些公司的 ASILI（ISO26262）評(píng)級(jí)，要求達(dá)到 B 級(jí)。

而我們知道電池要做到 -40 度時(shí)保持高性能是很困難的。所以有公司的解決方案就是在電池上包上加熱電阻絲，在低溫時(shí)加熱它來(lái)保證性能，此時(shí)用單個(gè)元件的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看不合格，但作為零件總成，就可以滿足車廠的標(biāo)準(zhǔn)要求。這也可以看出整車廠的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和元器件標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系。

b. 該功能一般不涉及安全，可以考慮接受偏差

如娛樂(lè)系統(tǒng)的液晶屏。在低溫時(shí)可能顯示的響應(yīng)和光學(xué)性能都會(huì)下降。但這種情況會(huì)被打部分工程人員接受下來(lái)。

3. 一些「膽大」心不細(xì)的人，出于某些想法，如降低成本，或者可以獲得更好的性能，并僅想通過(guò)小數(shù)量的樣本，在較短時(shí)間來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證其性能和可靠性，這種情況我只能說(shuō)以后的事情靠人品了，誰(shuí)都不清楚會(huì)發(fā)生什么。

來(lái)源：智能車產(chǎn)業(yè)庫(kù)