Mit der Beschleunigung der Fahrzeugelektronik sind Chips in Autoqualität zu einem wichtigen Bestandteil der Automobilelektroniktechnologie geworden. Chips in Autoqualität spielen eine wichtige Rolle für die Fahrsicherheit und Fahrzeugsteuerung im Automobilbereich, daher sind ihre Zuverlässigkeitsanforderungen sehr hoch. Um sicherzustellen, dass Chips in Autoqualität den Tests verschiedener rauer Umgebungen standhalten, müssen Zuverlässigkeitstests durchgeführt werden. Bei Zuverlässigkeitstests wird der Chip in einer bestimmten rauen Umgebung getestet, um seine Funktionsfähigkeit und Langzeitstabilität in dieser Umgebung sicherzustellen. DerTestkammer für simulierte Umgebungen (Umweltprüfkammer für Zuverlässigkeit)ist eine der wichtigsten Ausrüstung fürZuverlässigkeits-Umwelttests. Die Testkammer kann verschiedene raue Umgebungen während der Fahrt simulieren, wie z. B. hohe Temperaturen, niedrige Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit, niedrige Luftfeuchtigkeit, Vibrationen und andere Bedingungen, und die Zuverlässigkeit von Chips in Autoqualität durch strenge Testmethoden testen. Durch Zuverlässigkeitstests können Chips in Autoqualität umfassend getestet und bewertet werden, um ihre Zuverlässigkeit und Stabilität sicherzustellen.
Elektronische Produkte für Kraftfahrzeuge sind im Allgemeinen teurer. Einer der Hauptgründe dafür ist die Verwendung von elektronischen Komponenten in Automobilqualität. Aber welche Art von elektronischen Komponenten sind Geräte in Automobilqualität? Werfen wir zunächst einen Blick auf die Unterschiede zwischen der Anwendung elektronischer Komponenten in Kraftfahrzeugen und der Anwendung in der allgemeinen Unterhaltungselektronik.
Umweltanforderungen
Temperatur: Die Anforderungen an die Betriebstemperatur von Bauteilen in der Automobilelektronik sind relativ hoch. Je nach Einbauort gelten unterschiedliche Anforderungen, die jedoch im Allgemeinen höher sind als die Anforderungen für zivile Produkte (es wird gesagt, dass AEC Q100 die 0-Grad--70-Grad-Temperaturanforderungen in der H-Version gestrichen hat, da kein Automobilprodukt so niedrige Anforderungen haben kann).
Beispiel:
Rund um den Motor: -40 Grad -150 Grad ;
Passagierkabine: -40 Grad -85 Grad ;
Zivile Produkte: 0 Grad -70 Grad .
Andere Umweltanforderungen: Feuchtigkeit, Schimmel, Staub, Wasser, EMV und Erosion durch schädliche Gase usw. sind häufig höher als die Anforderungen an Produkte der Unterhaltungselektronik.
Vibration, Schock
Wenn ein Auto in einer bewegten Umgebung betrieben wird, sind viele Produkte stärkeren Vibrationen und Stößen ausgesetzt. Diese Anforderung kann viel höher sein als bei Produkten, die zu Hause eingesetzt werden.
Zuverlässigkeit
Um die Zuverlässigkeitsanforderungen an Autos zu verdeutlichen, möchte ich es anders erklären:
1. Voraussichtliche Lebensdauer: Die voraussichtliche Lebensdauer herkömmlicher Kraftfahrzeuge beträgt etwa 15 Jahre und 200.000 Kilometer, was wesentlich länger ist als die Lebensdaueranforderungen von Produkten der Unterhaltungselektronik.
2. Bei gleichen Zuverlässigkeitsanforderungen gilt: Je mehr Komponenten und Verbindungen das System umfasst, desto höher sind die Zuverlässigkeitsanforderungen an die Komponenten. Derzeit ist der Grad der Elektronik in Autos sehr hoch. Vom Antriebsstrang bis zum Bremssystem sind zahlreiche elektronische Geräte installiert, und jedes Gerät besteht aus vielen elektronischen Komponenten. Wenn wir sie einfach als serielle Beziehung betrachten, sind die Anforderungen an jedes Teil des Systems sehr hoch, um sicherzustellen, dass das gesamte Fahrzeug eine beträchtliche Zuverlässigkeit erreicht. Aus diesem Grund werden die Anforderungen an Autoteile häufig in PPM (Millionen pro Teil) ausgedrückt.
Konsistenzanforderungen
Heutzutage werden Autos in Massenproduktion hergestellt. Hunderttausende von Autos können pro Jahr produziert werden, daher sind die Anforderungen an die gleichbleibende Produktqualität sehr hoch. Dies war in den Anfangsjahren für Halbleitermaterialien eine ziemliche Herausforderung.
Schließlich ist die Konsistenz der Diffusion und anderer Prozesse bei der Herstellung von Halbleitern schwer zu kontrollieren. Die Leistung der hergestellten Produkte ist leicht diskret. Früher konnte dies nur durch Alterung und Screening erreicht werden. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Prozesse wurde die Konsistenz nun erheblich verbessert. Die Qualitätskonsistenz ist auch der größte Unterschied zwischen vielen lokalen Zulieferern und international renommierten Zulieferern. Bei komplexen Automobilprodukten ist es absolut inakzeptabel, dass Komponenten mit schlechter Konsistenz Sicherheitsrisiken für das gesamte Fahrzeug verursachen.
Schauen wir uns einige weitere Anforderungen an:
Herstellungsprozess
Obwohl sich Automobilteile ständig in Richtung Miniaturisierung und Leichtbau entwickeln, können die Anforderungen an die Herstellungsprozesse von Automobilprodukten im Vergleich zu Konsumgütern in Bezug auf Volumen und Stromverbrauch gemildert werden. Im Allgemeinen werden größere Pakete verwendet, um sicherzustellen, dass sie über ausreichende mechanische Festigkeit verfügen und den Herstellungsprozessen der großen Automobilzulieferer entsprechen.
Produktlebensdauer
Obwohl die Preise für Automobilprodukte in den letzten Jahren kontinuierlich gesenkt wurden, sind Automobile immer noch ein langlebiges und teures Gut, und die Versorgung mit Ersatzteilen muss über lange Zeit aufrechterhalten werden. Gleichzeitig erfordert die Entwicklung eines Automobilteils viel Überprüfungsarbeit, und der Überprüfungsaufwand durch den Austausch von Komponenten ist ebenfalls enorm. Daher müssen Fahrzeughersteller und Teilelieferanten auch über lange Zeit eine stabile Versorgung aufrechterhalten.
Standard
Aus dieser Sicht ist es in der Tat kompliziert, die Anforderungen an Automobilprodukte zu erfüllen, und die oben genannten Anforderungen gelten für Automobilteile (bei elektronischen Komponenten handelt es sich um ein System). Die Umsetzung der Anforderungen in elektronische Komponenten wird sehr schwierig. Um dieses Problem zu lösen, sind natürlich einige Standards entstanden, und die anerkannteren sind die AEC-Standards:
AEC Q100-Anforderungen für aktive Gerätekomponenten
AEC Q200-Anforderungen für passive (Positive Device) Komponenten
Natürlich werden viele Leute sagen, dass es viele Unternehmensstandards für OEMs gibt. Aber ich möchte auch mein Verständnis zu diesem Punkt teilen. Der OEM, für den ich vorher gearbeitet habe, hat zwar relevante allgemeine Standards für Zuverlässigkeitsanforderungen, aber er bewertet eine komplette Automobilkomponente (ein System, das aus elektronischen Komponenten besteht), anstatt direkt auf die elektronischen Komponenten abzuzielen, aus denen diese Komponenten bestehen (Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Chips usw.). Obwohl seine Anforderungen als Referenz für die Auswahl von Komponenten auf niedrigerer Ebene verwendet werden können, sind sie für die Prüfung elektronischer Komponenten immer noch sehr ungeeignet.
Überprüfung der Fahrzeugvorschriften
In meinem vorherigen Job war es unvermeidlich, dass ich einige elektronische Komponenten verwendete, die keine AEC Q100/200-Zertifizierung hatten. Viele Mitarbeiter von Autofabriken möchten eine Zuverlässigkeitsüberprüfung durchführen, um festzustellen, ob sie den Fahrzeugvorschriften entsprechen.
Meiner persönlichen Meinung nach ist diese Methode nicht sehr effektiv, da diese Tests nur notwendige, aber keine ausreichenden Tests sind. Sie können damit nur die Verfügbarkeit des Geräts verneinen, nicht aber dessen Nutzbarkeit bestätigen.
Der Grund ist einfach: Die Stichprobengröße ist zu klein und die getesteten Elemente reichen nicht aus. Bei Komponenten, die in großen Mengen hergestellt werden, wie z. B. Halbleitern, ist es sehr unzuverlässig, eine kleine Anzahl von Proben zu testen, um ihre Zuverlässigkeit zu bestimmen. Hier können wir auch einen Blick auf die wichtigsten von AEC Q100 durchgeführten Zertifizierungstestelemente werfen, d. h. Sie können den Unterschied sehen.
Welcher Standard ist anspruchsvoller?
Welche Vorschriften für Autos oder Industrieprodukte stellen höhere Anforderungen? Im Allgemeinen gilt die übliche Reihenfolge Militärindustrie > Automobilindustrie > Industrie > Unterhaltungselektronik. Ich persönlich kann diese Reihenfolge jedoch nicht ganz akzeptieren. Die Industrie ist ein sehr weites Feld und die Umgebungen und Zuverlässigkeitsanforderungen sind ebenfalls sehr unterschiedlich. Es ist vorstellbar, dass die Zuverlässigkeitsanforderungen an große Industriegeräte niemals niedriger sein werden als an Autos (z. B. Schlüsselgeräte eines großen Kraftwerks), während die Umgebungsbedingungen die Anforderungen an Autos bei weitem übersteigen können. Man kann nicht einfach sagen, dass die regulatorischen Anforderungen an die Industrie niedriger sind als die an Autos.
Nachteile der Verwendung von Auto-Spezifikationsteilen
Keine Wahl kann nur Vorteile und keine Nachteile haben. Welche Nachteile hat die Verwendung von elektronischen Komponenten im Autostandard?
Erstens ist es teuer, mit hohen Systemanforderungen, hohen Entwicklungs- und Verifizierungskosten und geringer Leistung, was die Kosten viel höher macht als die von Unterhaltungselektronik. Die relativ hohe Schwelle führt auch zu einer größeren Verkaufsprämie.
Der zweite Nachteil ist, dass die Auswahl schwierig ist. Jeder, der sich mit Elektronik beschäftigt, weiß, dass es heutzutage ziemlich viele elektronische Komponenten gibt. Es gibt viele Lösungen für Produkte mit derselben Funktion und die Komplexität kann sehr unterschiedlich sein. Manchmal muss jedoch auf einige hochintegrierte Produkte verzichtet werden, um die Anforderungen der Fahrzeugvorschriften zu erfüllen.
Ein weiterer offensichtlicher Nachteil ist, dass einige Produkte technologisch rückständig sind und ein großer Verifizierungsaufwand die Markteinführungszeit neuer Produkte beeinträchtigt. Gleichzeitig besteht die allgemeine Einführungsstrategie der Chiphersteller darin, zu warten, bis der Markt für Unterhaltungselektronik reif ist, bevor sie das Produkt auf den Markt bringen. Beispielsweise verwendete ein 2013 vom Herausgeber entwickeltes Produkt den ARM Cortex A9-Prozessor. Zu dieser Zeit war es im Grunde das beste Produkt auf dem Automobilmarkt, aber der ARM Cortex A57-Prozessor war auf dem Verbrauchermarkt keine Seltenheit.
Welche Risiken birgt der Einsatz nicht fahrzeuggenormter Elektronikkomponenten im Auto?
Dieses Thema ist sehr komplex und muss unter vielen Gesichtspunkten beurteilt werden:
1. Obwohl keine entsprechende Zertifizierung vorliegt, erfüllen Leistung und Zuverlässigkeit des Produkts tatsächlich die Anforderungen und wurden auch durch eine große Anzahl von Anwendungen bestätigt. Wenn dies der Fall ist, ist das Risiko relativ gering.
2. Dies ist ein sehr wichtiger Punkt, nämlich die Beziehung zwischen Komponenten und Systemen. Die Leistung und Zuverlässigkeit des Systems hängen von elektronischen Komponenten der nächsten Stufe ab. Daher sind Produkte, die nicht dem Fahrzeugstandard entsprechen, bei gleichem Design definitiv schlechter. Ein gutes Design kann jedoch die Leistungsanforderungen der Komponenten verringern. Wenn die Schutzmaßnahmen gut konzipiert sind und der Komponentenausfall nur geringe Auswirkungen auf das System hat, ist es möglich, nicht dem Fahrzeugstandard entsprechende Komponenten zu verwenden, um bessere Produkte herzustellen.
Aufgrund der Einschränkungen der aktuellen Technologie und Prozesse kann nicht jede elektronische Komponente, die in Autos verwendet werden muss, die sogenannten Fahrzeugvorschriften erfüllen. Um jedoch bestimmte Funktionen am Auto zu realisieren, müssen diese Komponenten verwendet werden. Diese Situation kann in zwei Kategorien unterteilt werden:
a. Diese Funktion stellt hohe Sicherheitsanforderungen und Abweichungen können nicht akzeptiert werden.
Beispiel: E-CALL-Funktion für Notrufe. Um diese Funktion zu gewährleisten, muss im Gerät eine Backup-Batterie installiert werden. Diese Funktion steht im Zusammenhang mit der Lebenssicherheit und muss laut der ASILI-Bewertung (ISO26262) einiger Unternehmen die Stufe B erreichen.
Und wir wissen, dass es für Batterien sehr schwierig ist, bei -40 Grad eine hohe Leistung aufrechtzuerhalten. Daher besteht die Lösung einiger Unternehmen darin, einen Heizwiderstandsdraht um die Batterie zu wickeln und sie bei niedrigen Temperaturen zu erhitzen, um die Leistung sicherzustellen. Zu diesem Zeitpunkt entspricht es nicht den Standards einer einzelnen Komponente, aber als Teilebaugruppe kann es die Standardanforderungen des Autoherstellers erfüllen. Dies zeigt auch die Beziehung zwischen den Unternehmensstandards des OEM und den Komponentenstandards.
b. Diese Funktion beinhaltet im Allgemeinen keine Sicherheit, daher können Sie Abweichungen in Betracht ziehen
Wie zum Beispiel der LCD-Bildschirm des Entertainment-Systems. Mögliche Anzeige mit reduzierter Reaktion und optischer Leistung bei niedrigen Temperaturen. Aber diese Situation wird von einigen Technikern akzeptiert.
3. Einige „mutige“ und unvorsichtige Leute haben bestimmte Ideen, wie z. B. Kosten zu senken oder eine bessere Leistung zu erzielen, und möchten ihre Leistung und Genauigkeit nur anhand einer kleinen Anzahl von Proben in kurzer Zeit überprüfen. Zuverlässigkeit, in diesem Fall kann ich nur sagen, dass in Zukunft alles vom Charakter abhängt, niemand weiß, was passieren wird.