半導體芯片種類有很多,根據不同的分類標準會有不同的歸類方式,比如封裝工藝分類可分為200nm制程,50nm制程,7nm制程等;按芯片組裝方式又可以分為SMD芯片、BGA、COB等,按使用行業也有電力控制芯片,車規級芯片等。
其中近些年由于新能源汽車的發展,汽車電控系統的升級。運用在汽車產品上的芯片發展尤為迅速。那么什么樣的芯片才是車規級芯片呢?
目前較為準確的定義是指技術標準達到車規級,可應用于汽車控制的芯片。車規級是適用于汽車電子元件的規格標準等級之一。MCU芯片等級標準分為消費級、工業級、車規級、QJ、GJ五個等級。車規級芯片,顧名思義,是應用到汽車中的芯片,不同于消費品和工業品,該類芯片對可靠性的要求要高一些,例如工作溫度范圍、工作穩定性、不良率等。產品等級差異主要是通過復雜的芯片設計和生產流程控制來實現,從而在工作溫度范圍,穩定性等方面表現出差異化。
2021年3月1日,代表、上汽集團黨委書記、董事長陳虹瞄準智能網聯自主創新,提出《關于提高車規級芯片國產化率,增強國內汽車供應鏈自主可控能力的建議》,以及《關于加強數字生態環境下汽車數據安全和隱私保護的建議》;著眼綠色低碳轉型發展,提出《關于加快氫燃料電池汽車產業政策配套,助力汽車行業綠色低碳發展的建議》,以及《關于*新能源汽車“車電分離”商業模式政策體系的建議》
運用在汽車產品上的芯片多達700~900顆,并且隨時汽車功能和智能化程度不斷提升,數量還在不斷增加。這些芯片分布在汽車車身、底板、儀表信息系統、動力總成、輔助自動駕駛等系統上,將其按使用功能區分可分為功能芯片、功率半導體、傳感器這三大類。
功能芯片(MCU)也稱為微控制單元,汽車內部的電子控制系統、信息娛樂系統、動力總成系統、車輛運動系統等系統功能,都需要使用這種功能芯片才能實現,很流行的“自動駕駛系統”也離不開功能芯片。
汽車功率半導體主要用于汽車動力控制系統、照明系統、燃油噴射、底盤安全系統等,其中傳統燃油車一般用于啟動和發電、安全等領域;新能源汽車需要大量的功率半導體才能實現車輛電壓的頻繁變化,此外,在電動車的許多零部件中都添加了功率半導體。
汽車傳感器是汽車計算機系統的輸入裝置,其功能是將車速的速度、各種介質的溫度、發動機的工作狀態等各種發動機運轉工況的信息轉化為對計算機的電信號,使汽車處于更佳工作狀態。例如氧傳感器、胎壓傳感器、水溫傳感器、電子油門踏板位置傳感器等。
相比于消費芯片及一般工業芯片,汽車芯片的工作環境更為惡劣:溫度范圍可寬至-40℃~155℃、高振動、多粉塵、電磁干擾等。由于涉及人身安全問題,汽車芯片對于可靠性及安全性的要求也更高,一般設計壽命為15年或20萬公里。“車規級”芯片需要經過嚴苛的認證流程,包括可靠性標準 AEC-Q100、質量管理標準ISO/TS 16949、功能安全標準ISO26262等。
為了達到上述要的質量,芯片封裝過程中將會用到不同要求的工業烘箱設備,比如:
厭氧/無氧烘箱用于防止氧化的銅基、銀基、特殊膠水類的固化除濕烘烤加工,通過自動化精密控制烘烤作業中的含氧量條件來達到封裝器件的優良的電學性能。
潔凈烘箱廣泛用于半導體晶片、液晶、精密傳感器、攝像頭、磁盤和其他需要清潔空氣條件的組件和設備的熱處理/干燥或老化。這些裝置也可以準備安裝在潔凈室環境中。采用 HEPA 過濾器和從后到前的層流循環系統可達到清潔度。即使在加熱或冷卻過程中,高性能也能提供穩定的性能。
高溫老化測試箱的使用可以有效提供穩定的高溫老化測試條件,根據不同電池產品情況設定精確的老化環境溫度條件,和精確的老化測試時間。并且通過本設備的智能數據采集功能,將老化工藝實時狀態數據得以數字化的保存,以供生產狀態的回溯,和生產工藝改進分析使用。讓整個老化測試過程精確可控。使得電池產品的電化學反應過程高效充分的實現,保障穩定的高能量密度產出,便于篩選一致性高的電池產品。
還有針對特殊生產工藝的復合型半導體烘烤設備。
通過上述設備的配合使用和驗證測試,來保障車規芯片滿足標準要求,順利穩定量產。