内容简介
《汽车芯片质量可靠性检测评估指引》在中华人民共和国工业和信息化部指导下,聚焦汽车芯片质量可靠性检测评估的核心问题,基于对40余项标准、500余份报告及1100余款产品的调研,凝练形成“一本基础概念解读+一份报告阅读指南+一套评价工具”,旨在助力国产芯片更可靠、更广泛地应用于汽车领域。
《汽车芯片质量可靠性检测评估指引》共4章。第1章概述汽车芯片定义、分类、应用及产业链现状,分析市场需求增长和技术瓶颈。第2章详解汽车芯片标准体系,重点解读AEC-Q系列标准(包括质量可靠性管理原则、可靠性验证方案和试验执行标准),并简述欧洲AQG标准。第3章阐述检测评估方法,介绍AEC-Q100工作思路、试验项目(如环境应力、机械试验、电性能验证)的目的、失效机理及注意事项。第4章概述AEC-Q检测报告阅读指南,构建“定性评价+定量评分”的评价工具,帮助用户快速判断产品质量。
介
目录
目录
第1章 汽车芯片概述
1.1 汽车芯片分类及应用 2
1.2 汽车芯片产业链现状 4
1.2.1 市场需求快速增长 5
1.2.2 国外厂商主导产业格局 5
1.2.3 政策驱动国产替代提速 6
1.2.4 国内汽车芯片自主应用生态基本形成 6
1.2.5 国内汽车芯片标准体系形成系统部署 6
1.3 我国汽车芯片质量可靠性检测评估现状 7
1.3.1 检测报告标准符合性亟待完善 7
1.3.2 检测评估内容有待扩充 8
1.3.3 检测评估标准和配套文件亟需补齐 8
1.3.4 检测数据共享与追溯机制待完善 8
第2章 汽车芯片标准体系
2.1 汽车芯片产品检测标准 11
2.1.1 AEC-Q系列标准概述 11
2.1.2 质量可靠性控制管理原则 13
2.1.3 产品质量可靠性试验要求 26
2.1.4 测试/ 试验方法标准 39
2.2 欧洲汽车电子模块标准——AQG324 39
第3章 基于AEC-Q标准的汽车芯片检测评估方法
3.1 AEC-Q100检测评估的工作思路及方法 42
3.1.1 基于“应测尽测”原则的工作思路 42
3.1.2 基于任务剖面理念的可靠性评估方法 42
3.1.3 系列产品通用数据鉴定方法 50
3.2 AEC-Q100质量可靠性试验项目介绍 64
3.2.1 A 组(加速环境应力试验) 64
3.2.2 B 组(加速寿命模拟试验) 74
3.2.3 C 组(封装组装完整性试验) 77
3.2.4 D 组(芯片可靠性试验) 84
3.2.5 E 组(电特性试验) 91
3.2.6 F 组(缺陷筛选监测) 107
3.2.7 G 组(气密性封装完整性试验) 108
3.3 关于补充可靠性试验项目的建议 115
第4章 基于AEC-Q检测报告的汽车芯片质量可靠性评价思路
4.1 典型AEC-Q检测报告内容解读 118
4.1.1 报告封面 118
4.1.2 检测报告概述 120
4.1.3 检测方案 121
4.1.4 报告正文及附件 123
4.2 汽车芯片检测报告信息核查及确认 127
4.3 汽车芯片检测报告评价工具 129
4.3.1 开发理念 129
4.3.2 评价方法 129
4.3.3 评价细则 132
4.3.4 评价结果 137
4.3.5 预期效果 139
附录1 AEC-Q标准清单 141
附录2 英文缩略词及术语翻译 143
附录3 零缺陷框架和**工具 147
附录4 试验设备示例 151
后记 157
试读
**章汽车芯片概述
芯片是基于半导体材料制备的集成电路,是现代电子设备的核心部件,其质量可靠性直接影响系统的性能和稳定性。根据应用场景,我国将芯片分为消费级、工业级、车规级和**级等多个质量等级,并通过差异化的标准体系,在材料选型、设计验证、制造工艺等环节实施管理,同时利用鉴定检验和质量一致性检验等手段,对芯片可靠性水平进行评估。
汽车芯片是指符合汽车质量管理体系(如IATF16949)、功能安全要求(如ISO26262)以及可靠性要求(如AEC-Q10X)的芯片,主要应用于车体电子控制单元和车载电子控制单元。随着汽车向“三化一升”(智能化、电动化、网联化及底层零部件升级)方向发展,单车芯片需求显著增长。根据Yole预测,单车芯片数量将从2023年的800颗增长到2029年的1100颗。与消费级和工业级芯片相比,汽车芯片需适应振动、高低温、电磁干扰等复杂工况,某些关键系统中的芯片失效可能直接危及人身安全。因此人们对汽车芯片使用寿命、故障率和工作温度等指标提出了更高要求。
不同应用领域芯片的质量可靠性要求对比见表1.1。
1.1汽车芯片分类及应用
按照工业和信息化部《国家汽车芯片标准体系建设指南》,汽车芯片按功能分为十大类,覆盖动力系统、底盘系统、车身系统、座舱系统、智能驾驶五大场景。
我国汽车芯片标准体系技术逻辑结构如图1.1所示。
控制芯片:以微控制器(MCU)为代表,负责数据运算、过程分析与逻辑执行。相关标准主要聚焦通用要求、动力系统和底盘系统等领域。
计算芯片:包括中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、神经网络处理器(NPU)、张量处理器(TPU)等,广泛应用于人机交互、智能座舱、视觉处理及智能决策。部分芯片针对AI算法进行了优化,具备强大数据与算法处理能力。标准建设以智能座舱和智能驾驶为重点。
传感芯片:实现环境物理量或状态的检测,并转换为电信号输出。标准建设重点为环境感知与电动车用传感芯片,包括图像传感、毫米波雷达、激光雷达及电压/位置/磁场检测芯片。
通信芯片:实现信号发送、接收、处理和转换,包括有线和无线通信。标准建设重点为车载无线通信(如蜂窝、直连、卫星定位、蓝牙、WLAN、UWB、NFC、ETC等)及车内通信(如LIN、CAN、以太网、中央网关、串行器/解串器、音视频总线等)。
存储芯片:用于存储程序和数据信息,根据断电后存储数据是否保留,可分为易失性和非易失性存储芯片。标准建设优先覆盖DRAM、SRAM、NORFlash、NAND Flash与EEPROM等。
安全芯片:集成多种密码算法和安全功能,实现数据加密、身份认证及访问控制。
功率芯片:具备变频、整流、变压、功率控制等功能,广泛应用于驱动电机、执行器、LED等高功率负载控制。标准建设重点包括电动汽车用IGBT模块、功率模块与分立器件等。
驱动芯片:接收来自主控制器或其他输人源的指令和信号,实现对其他电子器件的控制与驱动。标准建设聚焦功率驱动芯片及显示驱动芯片等。
电源管理芯片:负责电能变换、分配与监测。标准建设聚焦BMS模拟前端芯片和数字隔离器芯片。
其他芯片:涵盖不属于上述类别的芯片及新产品,如电池管理系统基础芯片(SBC)等。
无论哪类芯片,上车应用时都须满足设计指标,符合环境与可靠性、电磁兼容性、功能安全和信息安全等通用要求,并通过与系统及整车的匹配试验验证。
1.2汽车芯片产业链现状
汽车芯片产业链可分为上游、中游和下游,如图1.2所示。
上游:涵盖集成电路IP设计、材料供应(硅片、电子特气、光掩膜、光刻胶及其配套材料、抛光材料、工艺化学品、溉射靶材、封装材料等)、设备供应(前道工艺、后道工艺、量测检测等),以及各类芯片设计公司、晶圆(wafer)代工厂与封装测试企业。
中游:主要指汽车芯片制造,产品包括集成电路(如MCU、存储器)、分立器件(如IGBT、MOSFET)、MEMS传感器和光电器件等。
下游:涵盖车载系统及零部件(如雷达、摄像头、电控单元、智能驾驶系统等)制造商,其产品*终集成于整车。整车企业是汽车芯片产业链的终端客户。
近年来,随着“智能化、电动化、网联化”趋势发展,新能源汽车对汽车芯片性能和市场需求显著提升,产业链上下游联合推动芯片供需对接、技术攻关与应用,产业呈现以下态势。
1.2.1市场需求快速增长
汽车芯片成为全球半导体产业增长的核心动力。我国凭借政策和新能源优势,增速全球领先。根据Maximize Market Research(MMR)n和世界半导体贸易统计组织(WSTS)的数据,2023年全球汽车芯片市场规模达455亿美元(图1.3),预计2024—2030年复合增长率达9.4%,2030年市场规模或超853亿美元。中商产业研究院的数据表明,2024年我国汽车芯片市场规模达905.4亿元,同比增长6.52%,2025年将攀升至950.7亿元。
汽车芯片正发展成为新型工业化的战略支点和技术引擎。在智能革命与能源革命双驱下,汽车芯片巳由传统配套器件转变为工业化核心战略节点,不仅推动产业规模增长,更引领全产业链智能化升级。一方面,芯片技术实现了由单一控制到“算力+感知+通信”多域系统级融合,这得益于设计和制造技术的提升,同时推动12英寸晶圆、第三代半导体(SiC/GaN)等高端能力建设。另一方面,产业链由线性链条转向创新生态,通过纵向工艺协同与横向“材料-设计-制造-应用”闭环,孕育出智能传感器、车用操作系统等多个新兴产业集群。
面对全球格局重构机遇,我国需在车规级MCU、功率半导体等关键环节实现突破,建立自主芯片与整车的正向开发体系,力争在智能汽车产业中取得领先地位。
1.2.2国外厂商主导产业格局
全球汽车半导体市场集中度高。头部企业多采用IDM(集成器件制造商)模式,垂直整合设计、制造与封装,建立稳固技术壁垒,并与车企深度合作。根据TechInsights的数据,2023年全球汽车半导体市场规模670亿美元,头部前六企业市场份额超50%。其中,英飞凌和安森美主导功率半导体,英伟达、高通主导自动驾驶SoC,Mobileye、特斯拉通过软硬件协同创新建立优势。
全球汽车半导体市场营收排行见表1.2。
1.2.3政策驱动国产替代提速
国家及地方政府出台了一系列针对新能源汽车和半导体产业的扶持政策。国家层面通过购置税减免、充电基建补贴及公共领域车辆全面电动化试点,加速产业渗透。工业和信息化部出台相关扶持政策措施、强化标准引领。广东、上海等地通过示范工程推进国产芯片上车验证。受政策推动,功率半导体、传感器等产业加快崛起,国内企业数量突破170家,其中Fabless(无工厂)企业占比超70%,IDM较少且主要集中在功率芯片等领域。
1.2.4国内汽车芯片自主应用生态基本形成
自主品牌整车企业积极开放场景,与芯片厂商联合攻关,国产芯片上车率持续提升。2023年,一汽、长安、东风、上汽、广汽等品牌累计装车超10亿颗,整体应用比例由2021年的不足5%提升至10%以上,部分车型国产化率超20%。
设计端,全国巳具备十大类汽车芯片设计能力。IGBT功率芯片基本满足国内需求,图像传感器全球市场地位提升,车规智驾SoC产品如华为昇腾610、湖北芯擎SE1000巳实现7nmCMOS工艺设计。
制造与封装端,国内以28nm及以上工艺为主,境内晶圆代工率超60%,主力企业中芯国际与华虹宏力具备车规级40nm工艺。高端工艺仍依赖进口。封装本土化率超95%,主要厂商包括长电、通富、华天等。
1.2.5国内汽车芯片标准体系形成系统部署
为科学规划汽车芯片标准化,推动行业健康发展,工业和信息化部于2023年




















