近年來，越來越多的電子產(chǎn)品集成到自動駕駛等級越來越高的汽車中，但是它的進(jìn)展并不像各大廠商宣傳的那么順利。事實上，電子和汽車之間的差異可能需要數(shù)年的時間才能磨合和統(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級和2級供應(yīng)商要求進(jìn)行硬數(shù)據(jù)檢查、物理檢查和測試。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)計分析就足夠了。這兩種觀點的差異體現(xiàn)在如何證明和預(yù)測電子產(chǎn)品的的可靠性、導(dǎo)致功能降級和故障的老化及其它原因，以及對汽車中使用的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期可靠性相關(guān)的一些實際數(shù)據(jù)，但在許多情況下，電子元件本身并沒有這種真實世界的數(shù)據(jù)，因為自主駕駛完全是一個新課題。

如果輔助駕駛和自動駕駛汽車出現(xiàn)故障，汽車制造商將面臨巨大的責(zé)任，隨著自主駕駛等級的提高，責(zé)任風(fēng)險也會相應(yīng)增加。振動試驗、溫度交變試驗可以模擬電子器件在機械或熱應(yīng)力下的工作方式。多年來，汽車公司一直依賴于物理觀察和記錄機械故障，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什么經(jīng)驗，反之，許多汽車公司對先進(jìn)工藝半導(dǎo)體產(chǎn)品也沒多少概念。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題，但汽車制造商還希望能夠獲得能夠預(yù)測故障的數(shù)據(jù)。今天的芯片特別是在AI系統(tǒng)中，完全是黑盒子。

福特汽車公司高級可靠性工程師Keith Hodgson說：“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，我們并不能提前得到提醒。就是說，你還沒有失效，但是正處于失效的邊緣?！?/p>

這種數(shù)據(jù)對許多行業(yè)板塊都很有價值，因為它允許所有類型的系統(tǒng)供應(yīng)商平衡風(fēng)險和成本。但是，它在安全關(guān)鍵市場尤為重要，因為風(fēng)險可能會導(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)計事業(yè)部營銷副總裁Kelvin Low說。 “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)鏈中的每個人都會受到影響。 目前，代工廠并不會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率更高了，因為他們實際上不需要處理也看不到那么多數(shù)據(jù)?！?/p>

設(shè)計和制造的轉(zhuǎn)變

領(lǐng)先的芯片廠商通常會將數(shù)據(jù)開放給代工廠和EDA供應(yīng)商，以便能夠以足夠高的良率制造出所設(shè)計的產(chǎn)品。自FinFET問世以來，三星、格羅方德、臺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)會影響其頂級客戶、EDA廠商和IP公司的產(chǎn)品可靠性。不過，為汽車應(yīng)用開發(fā)7nm AI芯片還有一系列新的問題。

應(yīng)用材料公司蝕刻產(chǎn)品戰(zhàn)略副總裁Uday Mitra說：“每個節(jié)點的問題都在累加，增加了工藝升級過程中出錯的可能性?，F(xiàn)在的工藝升級不再是一個簡單的尺寸縮小了。隨著工藝節(jié)點的升級，邊緣放置誤差容差變小，光刻對準(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法解決問題。”

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

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

這也是由汽車集成先進(jìn)電子技術(shù)而推動的一個重大轉(zhuǎn)變。在汽車中，這些電子器件需要在沒有任何故障的情況下使用長達(dá)18年，因此電路監(jiān)測是必不可少的。當(dāng)然，時間計算公式還要取決于無人駕駛出租車的行駛里程，不過，這些無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可靠性的證據(jù)，預(yù)測分析和模擬當(dāng)然也很棒，但是汽車廠商還是希望眼見為實。

這些問題的范圍極廣，從完全失效到更微妙的時序問題都可能涵蓋在內(nèi)。

業(yè)界已經(jīng)開展了預(yù)測性維護(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，像博世和德爾福這樣的汽車電子零部件公司正在分層開發(fā)更多的軟件。他們需要驗證、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bug，需要捕獲它并確保它不會導(dǎo)致問題。如果系統(tǒng)被黑客入侵，肯定想得到通知和提醒。但是需要在芯片運行的同時檢測出bug、黑客攻擊和安全問題。