频年来，新一代汽车酿成了电动化、智能化、网联化三条新供应链，带动主控芯片、存储芯片、通讯与接口芯片、传感器芯片、功率芯片等汽车芯片快速发展。随之而来的是芯片单元价值进步，整车芯片总价值不断攀升。

2024年11月14日，在第四届汽车芯片产业大会上，工信部电子五所元器件与材料商议院高档副院长罗说念军暗示，为了确保供应链安全以及低本钱的上风，芯片国产化已经是势在必行。原土芯片家具的研制可靠性熟悉度与外洋品牌比拟，在质地一致性、工艺踏实性、工艺稳妥性和可靠性方面仍然有较大差距，因此，大宗量高可靠要求的汽车如果要导入国产化家具，势必濒临较大风险。

他强调，国产车规芯片开发过程中，应按照车规芯片的表率进行瞎想坐褥制造，需要加强研制阶段的可靠性瞎想、考据、分析及经管责任，以保险芯片的固有可靠性；同期，应用方也应该严格按照车范围范开展芯片的认证选用，达成车规芯片家具的可靠应用。

罗说念军 | 工信部电子五所元器件与材料商议院高档副院长

以下为演讲内容整理：

配景

面前，车规芯片产业链已经成为了当代汽车产业发展的重要一环。从整车到一级供应商、板机、到芯片，以致芯片更上游，材料、基板等，齐是处事于整车的要求，它的可靠性齐源于最原始的整车的应用剖面和环境剖面。

图源：演讲嘉宾素材

环境剖上，汽车的应用场景极为丰富，环境条目也比较复杂。以往咱们在开发普通电子家具时，主要关爱室内环境或莫得那么尖刻的稳妥环境，如手机等出动开发的使用环境，但汽车则大不疏通，其应用场景极为日常，同期还需议论车内不同部位的环境。在进行可靠性瞎想时，咱们更应聚焦于芯片应用的微环境，即芯片所处的具体环境，而不单是是汽车举座的外部环境，不同位置对芯片的要求齐是不同。除温度、湿度、振动外，特殊的环境、场景齐会对芯片可靠性建议特殊的要求。

芯片家具在可靠性相宜AEC-Q100系列表率的同期，研制质地经管需要相宜 IATF16949表率，功能安全需要相宜 ISO26262表率的要求，这三个表率是车规芯片必须达到的底线要求。

车规芯片不错分为0级、1级、2级到3级，各个等第在使用温度上存在互异，涵盖-40℃至150℃的范围。此外，这些等第的选用还与不同的应用位置、使用寿命、使用环境、失效果以及供货周期等联系。跟着芯片使用量的增多，失效果也会相应上升，这会导致质地本钱的进步。同期车规芯片研发周期十分长，一款进入国际通用汽车供应链的车规级芯片认证常常需要2-4年。

在面前技艺配景下，一辆建设较高的汽车内包含上千个芯片已成为常态。这一近况滋长了巨大的发展机遇，尤其对于我国这么的新动力汽车大国而言。国内汽车行业的快速发展内容上是在一个不同的新赛说念上获得了突破，冲破了国际汽车行业原有的总揽与当先地位。

2023年中国累计入口集成电路4795亿个，较2022年下落10.8%；入口金额3494亿好意思元，同比下落15.4%。中邦原土芯片自给率约为23.3%-25.61%。2024年，中邦原土芯片自给率有望提高到30%-35%。而咫尺汽车芯片自给率不及10%，是原土芯片发展的重要机遇，以及领有较大的发展空间。

模拟芯片、功率器件和传感器是2024年中邦原土芯片自给率进步的主力。原土汽车芯片制造大多选择的熟悉制程工艺，选择先进制程工艺的家具主要为智能汽车主控类芯片且均在台湾地区和外洋流片。此外，中邦原土晶圆厂缔造也热火朝天，2024年产能有望同比增多13%。熟悉制程快速增长，但先进制程的范围量产短板在短时期内依然难以治理。

国产车规芯片应用濒临的可靠性问题

鉴于面前国际环境的变化，国产芯片发展已成为势在必行。部分蓝本依赖入口的芯片，改日可能濒临供应链中断的风险，这突显了供应链安全的重要性。但是，我国国产芯片的发展仍濒临诸多挑战。总体而言，聚集在以下几个方面：在质地一致性方面，国产芯片在连气儿供应多批次时，可能会片刻出现多样问题。这反应出在工艺踏实性、稳妥性和可靠性方面，国产芯片与国际先进水平比拟存在较大差距。零碎是在大宗量导入时，必须持严慎格调。尽管如斯，股东国产芯片的应用是必要之举，但需审慎行事，并非因存在风险就撤销，而是应充分意志到其中蕴含的风险并选择积极的要领。

国产芯片的研制时期相对较短，基础相对薄弱，这是客不雅事实。阐述咱们统计的数据，国内信得过派范围作念汽车芯片也就这几年的事，零落内容应用经验和富足的阛阓考验。因此，许多环节技艺细节和经验教育尚未被充分掌执。在内容应用中，即使某些芯片看似合格，但其可靠性仍需进一步考据。

可靠性主要由两大要素组成，一是固有可靠性，即元器件自己的可靠性，它需骄慢一定的基要求；二是使用可靠性，这关乎优秀的芯片能否得到妥贴应用，包括其应用场景的选拔、瞎想的保护电路以及各方面成分，同期也要求深入贯通其应用场景以及可能濒临的风险。因此应用端需确保应用可靠性的完善，研制方则需致力于于进步固有可靠性，这波及瞎想、材料、工艺、结构等方面。

阐述咱们单元终端2022年的近十年历练检测数据统计，国产集成电路家具性量分歧格率达7.87%，其中存储器分歧格率为3.9%。质地问题主要体咫尺：电性能、封装工艺、流片工艺、引线键合工艺、适装性等方面劣势或不良。

图源：演讲嘉宾素材

存在大宗的固有可靠性问题主要源自器件自己的制造工艺，这些潜在的劣势在实验条目下就怕难以被统统引发出来。即便实行了如ACQ100这么的严格测试，仍有可能无法统统泄漏馅总共的潜在故障。

此外，还有部分未经车规认证的芯片已被应用于汽车之中，这一表象尤其在疫情时间显得尤为杰出。由于芯片供应短缺，价钱高潮，一些厂商在濒临缺芯窘境时，不得不选择权宜之策，使用了未经认证的芯片进行坐褥。

咱们调研了61家国内主流芯片公司，由于AEC-Q属于非强制认证，在200余款汽车芯片家具中，其中通过AEC-Q检测的家具有164款。尽管有些单元有认证经过，但这些认证往往并不全面，对表率的贯通和应用之间存在着较大的讲授空间。出于从简时期和本钱的宗旨，一些制造商可能会选拔简化认证经过。

按家具类型来看，野心类家具通过率最高，13项野心类家具中仅1项莫得通过，不异通过率较高的还有安全类和电源类家具，而存储类、戒指类、传感器以及通讯类家具通过率较低，未达平均通过水平。

2023年，咱们调研了22家企业，以第一款推披缁具情况来看，多数企业聚集在2016-2020的五年间，仅有2家企业的首款家具推出时期早于2010年，另外39家齐在21年后才推出汽车芯片。

这意味着汽车芯片起步晚，处于后发地位，外行较多，这是功德，亦然风险。全球齐来作念，意味着将来这个行业是生机勃勃的，全球有契机。但亦然因为外行多，锤真金不怕火空间较大，犯错的契机就比较多。此外，从企业营收来看，我国芯片企业仍处于发延期，体量精深偏小,与外洋巨头差距明显，同期零落可靠性工程经验和参加。

咱们探望了稠密单元，发现许多范围较小（四五十东说念主至一百东说念主驾驭）的瞎想公司纷纷涉足车规芯片范畴。但是，时于本日，这些公司要么未能推出熟悉家具，要么其迭代家具难以勾引投资。原因在于，投资方往往要求企业完成一定阶段的认证后，才会议论投资，以确保景色的熟悉度。因此，这类微型瞎想公司濒临较大的挑战。此外，从工程质地的角度来看，可靠性专科东说念主才稀缺，以致一些公司零落成心的可靠性工程部门，这无疑增多了作念好可靠性责任的难度。

在应用层面，即便提供了优质或合格的芯片，如果应用不妥，不异可能引提问题。对于应用方而言，需要开展一系列责任来确保芯片的正确使用。这包括物料需求分析、选型、应用戒指以及坐褥过程中的可靠性工程应用等。大型Tier1企业在这些方面常常发扬出色，但微型企业或国产芯片用户在导入新家具时，可能因零落联系能力而濒临挑战。以往，一些企业可能风尚于伴随行业头部企业的选拔，以假造风险和本钱。但是，在面前的阛阓环境下，这种作念法已不再适用。

图源：演讲嘉宾素材

这是一款7815三段稳压器的国产替代案例。该替代家具的制造商仅进行了功能测试和板级功能测试，便合计不错替代入口家具。但是，在内容应用中，该替代家具的故障率却比入口家具跳跃许多以致1000倍以上，导致家具下线急剧增多。

咱们随后进行了一系列分析，发现该稳压器中的一个环节电容（C2位置）常常点燃。分析发现，入口家具与国产家具在介质层厚度上存在显赫互异。入口家具的介质层厚度为100纳米，而国产家具的介质层厚度仅为60纳米。

基于此，国产家具的静电击穿电压仅为3000伏，而当代SMT坐褥线上的静电电压很容易达到这一水平。比拟之下，入口家具的静电击穿电压高达8000伏，因此愈加踏实可靠。尽管总共测试辩论在名义上看起来齐是合格的，但介质层厚度的这一轻细互异却在内容应用中导致了显赫的可靠性互异。

因此，即等于性能参数看似疏通的元器件，其可靠性也可能存在巨大互异。这也讲授了为安在外不雅上相似，如咱们常用的陶瓷电容，国际阛阓上仍由少数几家厂商主导，而国产家具尽管产量弘远，却难以打入高端阛阓。这主要归因于可靠性及失效果方面的差距。以华为选择国产某公司的MLCC为例，要求咱们在进行大范围测试（每次特出1万片）时，发现任何一颗分歧格齐会导致整批家具罢手使用。

此外，在电源模块范畴，咱们也碰到了诸多问题。尽管总共表率测试均已完成且未发现问题，但在内容应用场景中却频繁出现硫化表象。这主如若由于汽车尾气及周围环境中存在的硫化物，如二氧化硫、硫化氢等对模块里面的陶瓷电阻产生了影响。

电阻端电极中含有银元素，而银易与硫发生反应，导致硫化。这要求咱们在选拔器件时，必须评估其耐硫化能力，并在使用过程中选择相应的留意要领。但是，这波及到复杂的应用能力问题。

内容上，稠密案例揭示了家具在内容应用中的不及，主要体咫尺“不好用”、“用不好”以及“不敢用”三个方面。咱们致力于于治理“不好用”的问题，这主要波及工艺和可靠性的进步；对于“用不好”，咱们需增多家具信息量，即芯片厂商需向用户提供全面的应用需求撑持，包括热瞎想、可靠性瞎想的数据以及失效模式分析，以便用户在瞎想阶段大约作念出更合理的决策；而“不敢用”则源于应用资历的零落，用户因厂家此前没太多应用资历而持严慎格调。因此，咱们需要从较小的应用范围开动，通过不断迭代和适用，渐渐积攒经验，使家具渐渐熟悉。

国产车规芯片应用可靠性系总揽理决策

治理决策上，咱们强调可靠性责任应从起源抓起，即在瞎想阶段就融入可靠性议论，“家具的可靠性是瞎想进去、坐褥出来的，而且靠经管来维系”，而非只是依赖后端的测试和认证。如果瞎想自己就存在大宗劣势，那么后续的神勇将难以弥补。因此，咱们需按照车规的要求进行瞎想，包括骄慢特定的环境要求、可靠性要求以及寿命要求。同期，在制造过程中，咱们也需治服严格的制造可靠性经管要求。

图源：演讲嘉宾素材

其次，建立一个基准线是至关重要的，至少包括一些必要的家具认证。许多东说念主误以为家具通过认证便无黄雀伺蝉，实则否则，认证只是初学门槛，相配于60分的合格线。若连此表率齐未达到，家具明显存在更多风险或质地问题。

此外，还需关爱可靠应用方面。从车辆系统传递下来的可靠性要求，需经过半导体、芯片等各个层级进行考据。为此，咱们咫尺有一套很好的系统工程可靠性瞎想用具，不仅涵盖可靠性，还波及安全性、测试性等多个维度，以及环境稳妥性的要求。这些用具均基于联系的软件平台进行应用。

在进行瞎想、研发时，应以认证为基础，并严格按照联系要求进行。包括实施零劣势经管，从瞎想过程到制造过程、坐褥经过，乃至总共这个词体系，均需治服16949等车规经管要求。车规坐褥线与普通坐褥线之间的互异，恰是体咫尺这些细节上，包括车规级的流片、封装，以及后续的测试，均需严格按照车规要求进行。

此外，按照车范围范开展认证和选用责任亦然至关重要的。这常常波及到AEC Q100和AQG324等认证体系。从AEC Q100的考据要求来看，其齐全性和系统性以致特出了面前某些航天器件的认证表率。内容上，在一些大型工程景色中，如飞机、导弹、大型船舶等所使用的部分芯片，在功能安全性和可靠性齐全性方面往往不如车规芯片。

对于非空封、非陶瓷封装或非金属封装的器件，至少需要选取6组器件进行实验。这6组实验涵盖了器件的各个方面，合计需要参加约3000多只芯片样品。在正常情况下，总共这个词实验经过需要6个月的时期能力完成。即使通过增多现实夹具和并行实验来裁汰时期，也至少需要4个月的时期能力确保总共经过得以完成。完成这一整套经过后，如果在中间阶段发现任何问题或劣势，还需进行迭代考订，这也会延长总共这个词经过的时期。

正常情况下，为了裁汰考据周期，咱们就怕会在初步阶段对每个单项进行摸底测试。但是，即便选择这么的要领，最终的考据时期仍然需要大要一年驾驭。如果你念念很快作念完，和用户说这个芯片是前年研发的，很好用，没东说念主敢信你。

对于应用可靠性的保险，环节在于风险的识别与考据，并据此选择针对性的要领，包括风险的识别、评估、考据以及测试终端的改善。咱们需要明确固有可靠性与应用可靠性分袂需要作念哪些责任。如果是器件自己，我要作念哪些责任？应用关节要作念哪些？板级上和系统要作念哪些？倒转头能力发现器件自己的故障或如何退缩。

风险的识别始于需求分析阶段，需详细议论器件的规格参数、瞎想评审终端以及历史上常见的故障模式，以识别出该类器件可能存在的问题。尤其对于从未战斗过的新式器件，还需零碎关爱其自主可控水平以及供应链可靠性。

在考据阶段，咱们需要对器件的结构、工艺、功能、性能、可靠性以及一致性进行全面评估，这波及一套完善的评估经过。咱们还需要将芯片装置到电路板上，这一过程可能会碰到工艺问题和兼容性问题。

从结构层面分析，不错不雅察到工艺劣势或材料劣势的存在。下图是FCBGA的一个图片，野心型芯片大多选择此类封装表情。通过结构分析，咱们大约评估流片及封装的质地，并识别出芯片可能存在的风险，如金属化不良和裂纹等。这些潜在问题的识别其实并不复杂，通过结构分析技艺即可灵验发现。

图源 ：演讲嘉宾素材

在试考据阶段，以汽车中无为使用的MCU及功率器件为例，每个器件的评估和实验决策均基于其潜在的失效模式来制定，阐述器件可能出现的故障模式，施加相应的应力以引发故障。如果在一定条目下无法引发故障，则合计该器件在此方面具备较好的可靠性。

当芯片被装置到电路板上后，它将在多样电路条目下运行，包括电气应力、静电应力以及浪涌等环境变化。这些应力在相互作用和迭加过程中，可能会导致难以预念念的故障模式出现。为了应付这些潜在的故障模式，咱们需要进行所谓的“白盒测试”。这种测试常常由电路瞎想东说念主员进行，但他们的关爱点往往在于电路瞎想的合感性，而非芯片自己。但是，在咱们的测试中，咱们将重心关爱芯片在多样应力下的发扬，通过加载多样应力来评估元器件的性能。

板级故障引发是一种灵验的测试政策，用于提前揭示那些潜在且不易告成不雅察到的故障。通过选择特定的技艺妙技，咱们大约将这些潜在故障提前泄漏馅来，包括电路的故障引发、器件的故障引发、板级贯穿的故障引发，以及装联和极限条目下的故障引发等。

行为应用方，咱们更为关爱的是用户在内容应用中可能会碰到的操作问题。咱们需要建立一套完善的体系，涵盖物料的选拔、评估和戒指等多个关节。这一体系从问题的识别阶段开动，一直蔓延至立项瞎想开发的全过程。在这一体系中，咱们需要对芯片进行工艺上的默契、评审以及坐褥戒指，确保每一要领齐治服系统的责任经过，并恒久以保险家具的可靠性为处所。

有了这套经过，非论是是从A厂家变到B厂家，从外洋大牌换到国内民族品牌，若何换中枢齐只是物料变更问题，不会有大问题，有这个经过不错假造本钱，达成供应链更安全，有许多备选，可用的供应商更多，本钱也会降下来。

典型案例共享

2021-2022年，受新冠疫情影响，全球芯片产业链耐久处于“一芯难求”场合。一个汽车电子厂家需要热切替代130多款元器件，总共替代料均是车规级器件，已通过AEC-Q联系表率认证。

但是，即便供应商为用户提供了相应的治理决策，用户仍对这么的操作持有疑虑，记念更换家具或部件会引发新的问题。尤其是对于那些范围弘远、市值较高的企业而言，一朝出现问题，其影响将十分严重。因此，用户托付咱们为用户补充进行风险识别的责任，并制定相应的风险戒指要领。

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咱们瞎想了一套风险戒指决策和经过，主要关爱结构、一致性和可靠性等明锐参数。在完成了这如故过后，咱们发现，在所筹画选用并测试的115款芯片及元器件中，有67个规格存在潜在风险。其中，95款家具得手通过了咱们的考据，而20款家具则因存在重要劣势而被遏止。这些劣势波及CPK值非常、焊合适装性问题以及封装工艺劣势等多个方面。咱们通过右侧的表格，清澈地见知用户哪些家具已经通过认证，哪些家具存在风险并需要进一步的责任。

图源：演讲嘉宾素材

咱们在实验室中进行了时长为两千小时、一千小时的应力实验，但鉴于芯片在外厂的内容责任寿命可能长达15年以致更久，实验室中的实验终端与内容使用情况的关联性就怕会存在不及，无法告成对应。在国产化的评估过程中，咱们诈欺柱状图展示了风险模式的上下分散情况，并排出了咱们发现的典型潜在问题。

汽车行业的迅猛发展给芯片行业带来了前所未有的发展机遇。但是，导入新的芯片或元器件，会给汽车的可靠性带来诸多风险与挑战。针对汽车的全人命周期，构建一个可靠性保险体系对于车规芯片的可靠应用具有至关重要的作用，同期也对该行业的健康可连续发展具有深入影响。

汽车家具要求可靠性高环境稳妥性好，入伍寿命长等特色，面对这么的行业应用咱们不应追求短期的经济利益，而应着眼于永久，将基础责任作念得塌实可靠，以确保咱们的发展既隆重又可连续。有大厂在咱们这里进行可靠性责任时，咱们发现他们发扬出了极高的厚爱格拯救严谨精神，即等于最轻细的问题也会进行深入探究，以最终细目改善决策。如果咱们急于求成，往往难以达成快速发展处所，因为可靠性责任常常需要更多时期和耐性来考据和保证。

（以上内容来自工信部电子五所元器件与材料商议院高档副院长罗说念军于2024年11月14日-15日在第四届汽车芯片产业大会发表的《国产车规芯片应用可靠性濒临的挑战与系总揽理决策》主题演讲。）