消費(fèi)電子芯片和車規(guī)芯片的設(shè)計(jì)考慮重點(diǎn)有很大不同，導(dǎo)致工藝制程也有很大不同。
兩者的側(cè)重點(diǎn)有所不同

手機(jī)芯片：天下武功唯快不破
不管是手機(jī)，平板電腦，機(jī)頂盒還是智能穿戴設(shè)備消費(fèi)電子芯片，在研發(fā)階段都會(huì)考慮性能，功耗和成本等三個(gè)方面維度。

智能機(jī)時(shí)代芯片性能強(qiáng)與弱成為了評(píng)價(jià)一個(gè)型號(hào)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，不管是開黑王者榮耀，還是吃雞和平精英都可以用更強(qiáng)的CPU芯片來帶來極致游戲感受。以高通驍龍865芯片為例，采用1*Cortex-A77（2.84GHz）+3*Cortex A77（2.42GHz ）+4*Cortex-A55（1.8GHz ）的架構(gòu)，NPU可以實(shí)現(xiàn)15萬億次/秒的運(yùn)算能：ISP速度達(dá)到了20億像素/秒的處理速度，可以支持2億像素?cái)z像頭。

一塊芯片上數(shù)十億個(gè)晶體管在高頻工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的動(dòng)態(tài)功耗、短路功耗和漏電功耗，如果不加以控制，不僅會(huì)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤的結(jié)果，甚至可以把電路中某些環(huán)節(jié)會(huì)融合到一起而使得芯片無法修復(fù)。所以消費(fèi)電子除了追求性能外，還要兼顧功耗問題，不然很容易出現(xiàn)機(jī)身燙手、待機(jī)時(shí)間減少、使用體驗(yàn)下降等問題。

隨著芯片性能的日益強(qiáng)悍，芯片價(jià)格不斷上漲，在手機(jī)總成本中占據(jù)了越來越大的份額。以高通驍龍865為例，成本在700元左右，占所搭載的機(jī)型成本比例分別為小米10pro占比14%、紅米K30pro占比23%、OPPO findX2pro占比10%、三星S2ultra占比為7%；麒麟990的成本約為500元，約占華為nova6售價(jià)的16%、P40售價(jià)的10%、P40 PRO售價(jià)的7%、P40 pro plus售價(jià)的5%；聯(lián)發(fā)科天璣1000的價(jià)格是280元，約占OPPO Reno3售價(jià)的9.8%；所以不管是從提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力或者是提升企業(yè)利潤(rùn)的角度來看，對(duì)芯片成本進(jìn)行控制是非常有必要的。


1.1 自動(dòng)駕駛計(jì)算芯片簡(jiǎn)介
汽車芯片因其交通工具的特殊性而十分注重可靠性，安全性及長(zhǎng)效性！
為何首推可靠性？由于車規(guī)芯片的特點(diǎn)：

一、是車輛運(yùn)行環(huán)境惡劣
發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)溫度區(qū)間為-40°C~150°C，所以車輛芯片要滿足這一較大溫度運(yùn)行區(qū)間，消費(fèi)芯片僅要滿足0°C~70°C的運(yùn)行環(huán)境。加之車輛行進(jìn)時(shí)會(huì)遇到較多振動(dòng)與沖擊，且車內(nèi)環(huán)境濕度大，粉塵大，侵蝕大等問題遠(yuǎn)超消費(fèi)芯片所需。

二、汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)壽命更長(zhǎng)
手機(jī)的生命周期在3年，最多不超過5年，而汽車設(shè)計(jì)壽命普遍都在 15 年或 20 萬 公里左右，遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子產(chǎn)品壽命要求。因此，汽車芯片的產(chǎn)品生命周期要求在15年以上，而供貨周期可能長(zhǎng)達(dá)30年。
在這樣的情況下，如何保持芯片的一致性、可靠性，是車規(guī)芯片首先要考慮的問題。
并且，安全在汽車芯片中還顯得格外重要
汽車芯片的安全主要由功能安全與信息安全兩個(gè)方面組成。
手機(jī)芯片死掉可以停機(jī)重新啟動(dòng)，但一旦汽車芯片宕機(jī)就有可能引發(fā)嚴(yán)重安全事故，這對(duì)于消費(fèi)者而言根本無從談起。因此，在汽車芯片設(shè)計(jì)時(shí)，首先要將功能安全放在架構(gòu)設(shè)計(jì)之初就成為車規(guī)芯片中極為重要的組成部分，采用獨(dú)立的安全島的設(shè)計(jì)，在關(guān)鍵模塊、計(jì)算模塊、總線、內(nèi)存等等都有ECC、CRC的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，包括整個(gè)生產(chǎn)過程都采用車規(guī)芯片的工藝，以確保車規(guī)芯片的功能安全。
隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣，信息安全變得越來越重要，汽車作為實(shí)時(shí)在線設(shè)備，其與網(wǎng)絡(luò)的溝通包括與車內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)溝通，都要加密數(shù)據(jù)，不然就有可能被黑客入侵。因此有必要預(yù)先將高性能加密校驗(yàn)?zāi)K嵌入到芯片內(nèi)部。
針對(duì)功能安全，國際組織IEC發(fā)布了IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)，并衍生出了一系列適用不同行業(yè)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，如下圖：


最后，汽車芯片設(shè)計(jì)還要考慮長(zhǎng)效性
手機(jī)芯片的發(fā)展基本遵循摩爾定律，每年都會(huì)發(fā)布新一代芯片，每年都有新旗艦機(jī)的上市，基本上一款芯片能滿足兩三年內(nèi)的軟件系統(tǒng)性能需求即可。但汽車開發(fā)周期較長(zhǎng)，新車型從研發(fā)到上市驗(yàn)證需要至少兩年的時(shí)間，意味著汽車芯片設(shè)計(jì)必須具有前瞻性，能夠滿足顧客今后3~5年內(nèi)的一種前瞻性需求。此外，隨著當(dāng)前汽車中軟件數(shù)量的不斷增加，從芯片開發(fā)角度看，不僅需要支持多個(gè)操作系統(tǒng)，而且還需要支持軟件中不斷迭代的要求。

所以車規(guī)級(jí)芯片表現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化周期長(zhǎng)、供應(yīng)體系閾值高等特點(diǎn)。進(jìn)入汽車電子主流供應(yīng)鏈體系需滿足多項(xiàng)基本要求：滿足北美汽車產(chǎn)業(yè)所推出的AEC-Q100(IC)、101(功率器件)、200 (被動(dòng)零件)可靠度標(biāo)準(zhǔn)；遵從汽車電子、軟件功能安全國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262；符合ISO 21448預(yù)期功能安全，覆蓋基于非系統(tǒng)失效導(dǎo)致的安全隱患；符合ISO21434網(wǎng)絡(luò)安全要求，合理保證車輛及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全；滿足零失效供應(yīng)鏈品質(zhì)管理準(zhǔn)則IATF 16949標(biāo)準(zhǔn)。基本上一個(gè)芯片車規(guī)級(jí)認(rèn)證一般需要3-5年的時(shí)間，這對(duì)于芯片廠商來說是巨大的技術(shù)成本，生產(chǎn)成本和時(shí)間成本考驗(yàn)。Mobileye 用了整整8年才獲得第一張車企訂單，英偉達(dá)當(dāng)前主力芯片Xavier的研發(fā)耗資達(dá) 20 億美元。


兩者使用的工藝制程不同

芯片制作時(shí)，減小芯片內(nèi)部電路間距離能將較少晶體管塞到較少芯片上，使其運(yùn)算性能較強(qiáng)，同時(shí)也能帶來降低功耗。所以從早期微米到晚期納米芯片對(duì)制程工藝大小十分重視。然而制程不可能無限地收縮，電晶體收縮至約20納米時(shí)會(huì)遭遇量子物理上的困擾，晶體管漏電，抵消了收縮柵極長(zhǎng)度所帶來的好處。為了解決這個(gè)問題，加州大學(xué)伯克利分校的胡正明教授發(fā)明了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET）大幅改善電路控制并減少漏電流。

目前，手機(jī)芯片工藝制程從較早的90納米，到后來的65納米、45納米、32納米、28納米、16納米、12納、7納米、5納米、一直發(fā)展到目前最新的3納米。手機(jī)芯片的制程尺寸正在向1納米進(jìn)發(fā)。


傳統(tǒng)車用芯片的制備，因汽車自身空間大，集成度要求不如手機(jī)這種消費(fèi)電子迫切。加之車用芯片以發(fā)電機(jī)，底盤，安全和車燈控制等為核心的低算力領(lǐng)域使得汽車芯片并沒有象消費(fèi)電子芯片那樣狂熱地追逐高級(jí)制程工藝，而是傾向于優(yōu)先選擇成熟的制程工藝。不過隨著汽車智能化的發(fā)展，更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛對(duì)高算力的急迫需求，將推動(dòng)著汽車算力平臺(tái)制程向5納米及以下延伸。

汽車芯片的門檻AEC-Q100認(rèn)證
① AEC-Q認(rèn)證是國際汽車電子領(lǐng)域的準(zhǔn)入門檻
AEC即Automotive Electronics Council，是美國汽車電子委員會(huì)的簡(jiǎn)稱。AEC由克萊斯勒，福特和通用汽車發(fā)起并創(chuàng)立于1994年，目前會(huì)員遍及全球各大汽車廠、汽車電子和半導(dǎo)體廠商，符合AEC規(guī)范的零部件均可被上述三家車廠同時(shí)采用，促進(jìn)了零部件制造商交換其產(chǎn)品特性數(shù)據(jù)的意愿，并推動(dòng)了汽車零件通用性的實(shí)施，為汽車零部件市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)打下基礎(chǔ)。AEC-Q為AEC組織所制訂的車用可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，是零件廠商進(jìn)入汽車電子領(lǐng)域，打入一級(jí)車廠供應(yīng)鏈的重要門票。
AEC-Q100是AEC的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，主要是針對(duì)車載應(yīng)用的集成電路產(chǎn)品所設(shè)計(jì)出的一套應(yīng)力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，此規(guī)范對(duì)于提升產(chǎn)品信賴性品質(zhì)保證相當(dāng)重要。AEC-Q100是預(yù)防可能發(fā)生各種狀況或潛在的故障狀態(tài)，對(duì)每一個(gè)芯片進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量與可靠度確認(rèn)，特別對(duì)產(chǎn)品功能與性能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范測(cè)試。

② 要求通過AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的車用集成電路IC
單顆IC：控制類芯片、驅(qū)動(dòng)類芯片、計(jì)算類芯片、存儲(chǔ)類芯片、傳感類芯片、通信類芯片、功率類芯片、電源類芯片、安全類芯片、模擬芯片等。

③ AEC-Q100：集成電路試驗(yàn)方法零件工作溫度等級(jí)定義
?等級(jí)0：環(huán)境工作溫度范圍-40℃~150℃；
?等級(jí)1：環(huán)境工作溫度范圍-40℃~125℃；
?等級(jí)2：環(huán)境工作溫度范圍-40℃~105℃；
?等級(jí)3：環(huán)境工作溫度范圍-40℃~85℃。 

④AEC-Q100車用IC產(chǎn)品驗(yàn)證流程

⑤ AEC-Q100測(cè)試項(xiàng)目分組
群組A--加速環(huán)境應(yīng)力測(cè)試(PC、THB/HAST、AC or UHAST  or TH、TC、PTC、HTSL)共6項(xiàng)測(cè)試
群組B--加速生命周期模擬測(cè)試(HTOL、ELFR、EDR)--共3項(xiàng)測(cè)試
群組C--封裝組裝完整性測(cè)試(WBS、WBP、SD、PD、SBS、LI、BST)--共7項(xiàng)測(cè)試
群組D--芯片制造可靠性測(cè)試(EM、TDDB、HCI、BTI、SM)--共5項(xiàng)測(cè)試
群組E--電性驗(yàn)證測(cè)試(TEST、HBM、CDM、LU、ED、FG、CHAR、EMC、SC、SER、LF)--共11項(xiàng)測(cè)試
群組F--缺陷篩選測(cè)試(PAT、SBA)--共2項(xiàng)測(cè)試
群組G--腔體封裝完整性測(cè)試(MS、VFV、CA、GFL、DROP、LT、DS、IWV)--共8項(xiàng)測(cè)試

⑥ 北測(cè)芯片測(cè)試能力及AEC-Q100技術(shù)要求

關(guān)于北測(cè)
北測(cè)集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱"NTEK"）成立于2009年，總部位于深圳，主要從事智能網(wǎng)聯(lián)汽車、電子通信、新能源的研發(fā)驗(yàn)證、檢驗(yàn)檢測(cè)、失效分析、仿真模擬和市場(chǎng)準(zhǔn)入等質(zhì)量研究技術(shù)服務(wù)。
北測(cè)擁有豐富的車規(guī)級(jí)電子認(rèn)證經(jīng)驗(yàn)，已成功幫助100多家企業(yè)順利通過AEC-Q系列認(rèn)證，通過AEC-Q100對(duì)每一個(gè)芯片個(gè)案進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量與可靠度確認(rèn)。
北測(cè)集團(tuán)以車企車規(guī)芯片國產(chǎn)化需求為牽引，依托國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，提供完善的檢測(cè)認(rèn)證服務(wù)，通過AEC-Q100車用標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把控汽車芯片安全質(zhì)量，助力國產(chǎn)車規(guī)級(jí)芯片大力發(fā)展，為打造智能汽車安全體系再添新動(dòng)力。