让你从古到今的了解什么是“车规级”

伴随着汽车电动化和智能化，再加上这些年特斯拉，比亚迪等造车新势力和国内造车新势力强势兴起，自动驾驶技术也得到了蓬勃发展，与此同时，伴随着国产化替代，“车规级”这一名词逐渐进入人们视野。
但“车规级”的含义究竟是什么呢？为什么要有“车规级”呢？有关的许多问题你一定很无知，本文作者在个人了解AEC标准基础上，并结合近期查阅到的许多有关材料，作些剖析，可谓抛砖引玉。
本书将从“车规级”激光雷达入手，从激光器件AEC-Q102标准入手进行解读，循序渐进地解答“何为车规级？”问题这一问题。那么就从自动驾驶技术促进车规级标准入手，看看车规级标准为了满足新技术与新应用的需要是怎样一步步发展起来的。
由于AEC标准文档量大面广、信息量大，作者在解读中难免有偏颇和疏漏之处，因此欢迎行业内专家们进行交流与探讨，促进国产汽车电子元器件和零部件的研发。
什么是“车规级”？
但凡汽车行业，大多都听过这样一句话，叫做“车规级”或者“汽车级”。正如苹果发布了“视网膜屏”之后，人们说他们就是“视网膜屏”，要不就是羞于向人问好。车企喜欢说自己车上用的是“车规级”零部件，Tier 1喜欢说自己用的是“车规级”芯片，仿佛谁用了非“车规级”的就落了下乘。
已有越来越多国内器件供应商开始真正意义上地实施器件AEC-Q认证和自建试验室。但是，我国“车规级”元器件的品种和数量仍然较少，一些宣称是所谓“车规级”器件其实根本就没有AEC-Q认证。另外，尽管是“车规级”获得通过，但是“车规级”的确远不止AEC-Q。
比如激光雷达，车企声称某款汽车是世界上第一款配备“车规级”激光雷达的汽车，激光雷达供应商们还在鼓吹自己的产品就是最先批量生产的“车规级”。外行看热闹，内行会感觉“车规级”一词“滥用”。下面我们以激光雷达为例谈谈“车规级”概念的“滥用”。

1.1 第一项关于激光雷达器件的车规标准
我们先不谈什么是“车规级”，先普及一个常识：行业标准通常是落后于行业技术发展的。就像法律的制定，也一定是滞后于社会发展的。那么我问你，激光雷达作为新生事物，其使用的激光器件现在有行业标准了吗？
答案是：已经有了。
AEC-Q102“Optoelectronic Semiconductors 光电子半导体”在2020年4月份发布的A版本中加入了Laser激光器件，并在4.5章节中专门规定了针对Laser的测试注意事项和要求。
并且，AEC-Q102还专门规定了针对激光器件的以下部分：
4.5章测试注意事项（Notes for Testing Laser Components）；
流程变更指南（Process Change Guideline for Laser Components）；
最小参数测试要求和失效标准（Minimum Parametric Test Requirements and Failure Criteria）；
Table 3认证测试方法（Qualification Test Methods）；
Table3某些专门针对Laser的测试要求（Required only for laser components.）
从上面的材料中能得出什么结论？（1）AEC-Q102正式发布时间是2020年4月6日；（2）在这之前，并不存在为Laser器件制定AEC标准。
那么问题来了，在此之前发布的宣称达到了“车规级”的激光器件还是“车规级”吗？
虽然AEC-Q102草案早就出来了（2017年已经是ready to be published状态了），最好的情况是，若标准从草案启动到正式发布之前都未进行更新，并且某个工程2018年激光雷达是参照草案标准找零部件的，那么这个激光雷达就算达到车规标准就算合格了。
但是一般情况下，上述假设并不成立。如果你声称已经通过了AEC—Q验证，客户却要你做AEC—Q报告，你总不能说是按草稿发出报告吧？此外，AEC-Q测试周期长，成本高，一般不会用草稿测试，其原因是标准正式实施后，如果有所补充，有些测试项目你不得不再做。

1.3 AEC-Q强制性标准码？
从理论上讲，AEC-Q仅仅是汽车行业标准而非法律，没有强制性认证制度，做到了就“各凭心意”。但是在实践中，汽车行业对于电子零部件所使用元器件最根本的要求是“车规级”,AEC-Q已经成为汽车行业实际上电子零部件的通用检测标准，人们只有经过AEC-Q验证才能将其视为车规级。
即使OEM不去审核，Tier 1也不会偷偷地用“非车规”的器件，原因大概有以下几点：
（1）没有可供使用的“非车规”装置。一般大型Tier 1标准较高，物料库全球共享，由专业队伍负责保养，物料库基本上没有“非车规”材料；
（2）新器件导入，器件变更和老器件废止都由专门的团队来完成，研发工程师通常无权操作，他们只能“有用的东西”而基本上无法使用“非车规”器件；
（3）Tier与OEM大致相同，为了确保项目的可靠性与进度，它还喜欢遵循旧的设计，专业的说法是“carry over”，即在普通量产项目中极少使用新器件来进行全新的设计，这在之前已经说到了。
那么是否有可能会出现非要使用“非车规”装置不可的现象？基本上不会。Tier 1找不到用“非车规”装置的理由，除非该装置不是AECQ，例如开关，电机，继电器和其他机电装置，也有连接器，电线，PCB等等，但是这些材料有各自对应的行业标准。
因此，对想要进入汽车行业的Tier 2来说，AEC-Q标准就是个门槛。

1.4激光雷达器件过“车规”，不等于激光雷达也过了“车规”
讲了半天，小伙伴发现一个问题没有，我最初提的问题是“激光器件Laser Components”有“车规级”标准吗？而不是问“激光雷达”，为什么？
来复习AEC-Q102所要求的范围：用于汽车内外的光电子半导体optoelectronic semiconductors例如：LED、光电二极管、激光器件、晶圆Wafer Fab技术以及光电晶体管等。这里面有没有激光雷达？在AEC-Q102标准里也确实出现过一次Lidar，只不过它意味着Laser的应用。
另外，我们从标准中AEC下面的一行字“Component Technical Committee”中也能来，他是管器件Component的，不是管零部件的。
所以说，AEC-Q102标准不是用于激光雷达的，是用于激光雷达中用到的元器件的。这么说吧，所有的AEC—Q102标准，全部都是规定电子元器件的，而非电子零部件。因此，元器件通过了ACE-Q102标准下的“车规”，不代表激光雷达也通过了。

1.5 有“车规级”的激光雷达吗？
在回答这个问题前，我们先科普一下电子零部件标准。对于业内具体做设计的小伙伴们来讲，这些标准可能是耳熟能详的，但对于Tier 2或者OEM，大多数人还真不一定能讲清楚。
下面是笔者总结的汽车行业电子零部件相关标准，有国标也有相应的国际标准，可能不全，但基本上就这么多，基于这些行业标准，电子零部件通过相应测试项目及等级，就可以认为满足了车载应用标准。
当然，多数车企也会提出要根据自身标准进行制定，国内普遍参照国际标准，或者是他们合资伙伴，而外资品牌也是自有标准的，有些测试项目在ISO/IEC标准中并不存在，如福特，大众有相当一部分比ISO/IEC还高，各标准比较这事复杂得多，写到这估计你都看不过去、读不明白了，这里就省略不谈。

但有一点大家要记住，ISO/IEC等国际标准可以看做是所有标准的元标准，无论国标、企标等其他标准，都可以看作其衍生标准。对于刚进入汽车行业或者想要学习汽车行业标准的朋友来说，推荐从ISO/IEC和其他国际标准出发，推荐阅读英文原文并多阅读、多重复阅读。不要企图每次都从头开始读，普通人是无法做到的。可跳跃阅读或先选择所需部分阅读或有兴趣篇章阅读。

对于汽车电子零部件而言，如VCU模块、ECU模块等等，它需要先选择满足AEC标准要求的电子元器件然后通过电子零部件总成来实现，按照有关行业标准在合规试验室中通过OEM指定的有关试验项目和级别获得试验报告后装车量产。关于具体的测试计划，测试项目，测试周期，测试工装，成本等等，掰着说的东西很多。

1.6 “车规级”要点总结
注意，敲黑板了，下面是结论，以后要考的：
（1）AECQ为器件级标准，通常所说的“车规级”就是指一些类型的电子元器件，电子零部件并无具体的“车规级”，不存在所谓的“车规级”零部件（严格来说，可以说芯片、激光器或探测器达到了“车规级”，但不能说域控制器或激光雷达达到了“车规级”）；
（2）若仅表示符合车规级标准或温度范围符合车载应用而不是具体采用哪一种AEC-Q标准则为假“车规级”；
（3）只有在器件手册datasheet中标明“AEC-Q***Qualified”时，才能说明该器件已通过车规级器件测试标准认证并具有“车规级”性，这时器件供应商才能提供合规测试报告。
记住这三点吧，你再也不会为“无良商家”广告所欺骗，或碰到满口跑火车的人时，你还可以将此文抛给他，以便他努力学习。

2 技术的发展与“车规”标准的进化
最近在外网看了一篇关于AEC标准的文章，写得挺好的，原文较长，我大致概括了一下：
车规级认证是指元器件在生产制造，性能等方面达到某一行业标准；
车规级认证标准并非固定不变，而是有生命、有演变；
新标准针对新技术；
现有标准还将随着新技术，新应用不断更新演变；
车规级测试标准并不能指望覆盖电子元件全部使用场景，也不能覆盖全部可能发生故障模式。

2.1 “进化中”的AEC标准
AEC-Q100、AEC-Q101和AEC-Q200这三个标准是最早制订的、也最常被引用的AEC-Q标准。在AEC网站上的“文档”页面列出了37个标准和子标准，其中七个被列为“新New”或“初始版本Initial release”。所以说AEC-Q标准是在不断进化的，特别是随着高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶等新技术的发展，标准还将保持这种持续更新的状态，以适应新技术和应用的需求。
比如，专门为光电半导体optoelectronics, MEMS传感器, 以及模组multichip modules制定的标准：
AEC-Q102：汽车应用的光电半导体应力测试标准
AEC-Q103：MEMS压力传感器应力测试标准
AEC-Q104：汽车应用的多芯片模块（MCM）应力测试标准
2.1.1 AEC-Q102标准解读
AEC-Q102上文中我们已说得较多，现特别谈谈该标准的制定与演变。
AEC-Q102最初主要使用光电二极管photodiodes,2016年在对其进行改造后增加了LED，适用于多种车内和车外照明应用。标准随着新技术的发展和应用。AEC-Q102于2020年4月进行了重新修订，新增了激光器在激光雷达系统中的使用。本标准定义了光电子半导体认证的最低应力测试要求和参考测试条件，以此为基础结合了JEDEC,IEC和MIL-STD的各种测试标准，及各厂资格标准规定，器件必须符合最高标准。
QEC-Q102标准能带来哪些好处？这篇Hella概括起来，大家就直接搬来了，上一篇算Hella加上去了，说到底主业就是做车灯：
有规律可循；
该标准收集了60多家企业的知识和经验；
关注汽车级行业的需求，涵盖全部汽车级的应用；
所有电子元器件都需要平等；
推广新型车辆照明技术。

2.1.2 AEC-Q103标准解读
AEC-Q103就是针对MEMS压力传感器检测而设计的专用标准。
对于自动驾驶技术而言，汽车定位（GPS），汽车加减速（多轴加速度传感器），汽车姿态（陀螺仪）等等都有运用，包括将来飞行汽车在内，出于安全自动驾驶要求，MEMS器件不可或缺。实际上AEC-Q100中覆盖MEMS传感器，但无用细分成压力传感器。压力传感器属于MEMS家族的特殊情况。这点也是非常容易理解的，大家想想，如果想要测量气体压力的话，就要开一个洞，把要测量的气体放进去才能够测量出来，其他的用途如温度、磁场和加速度都是能够间接测量出来的。
2.1.3 AEC-Q104标准解读
AEC-Q104是专门为Multichip Modules (MCM)多芯片模组制定的标准，这个标准很特殊。
前面我们讲过，AEC-Q全是规定电子元器件的，而MCM是由多个元器件组成的一个模组，从某种意义上来讲，它算是一个小型零部件了（其实MEMS也算是MCM，实际上AEC-Q104也包含了），只不过MCM是把一些芯片加器件做成了一个独立封装Package的形式，对外连接可以是焊盘，或者是连接器.

AEC-Q104是AEC与Intel、Infineon、Microchip,NXP,OnSemi、TI等公司一起制定的，是行业首个适用于MCM和SIP、定义了BLR（Board Level Reliability板级可靠性）测试的标准。它解决的是一个怎样的难题？
随着车辆电动化智能化及辅助驾驶技术的发展，原来元器件级采用AEC标准，零部件级采用ISO/IEC标准（在前面对零部件标准的分析中，ctimes.com仅编写ISO16750），而对MCM和SIP，没有适用标准。如何进行可靠性测试是困扰芯片供应商和Tier 1多年的难题。MCM/SIP采用多种芯片与器件封装而成，那么在这种封装中所使用的芯片与器件是否还要进行对应的AEC-Q测试呢？这个问题非常不错，因此标准还提出了一些建议—可利用MCM上对应设备的AEC-Q100、AEC-Q101、或者AEC-Q200来对原始数据进行认证来简化AEC-Q104。
车规级与非车规测试差异
再次联系之前大家都说过，AEC-Q认证如何确保器件不因为缺陷而出现早期失效，各位小伙伴有没有明白呢。在实际应用中，AEC-Q认证自身并不能保证设备的早期失效率，则设备需要通过AEC-Q，需要在车载应用中使用，需要长期批量供应，如何解决设备早期故障率？非常简单，半导体供应商再加上一个老化的筛选流程，不是吗。
如果Tier 1不希望产品（零部件）发货来一个老化筛选流程的话，那么挑选经过“AEC-Q”验证的设备并不存在这一问题。当然，我们之前已经说过，“AEC-Q”认证实际上只是对设备的测试报告而已，而设备本身对于特定应用所提供的可靠性和供应的长周期保证则由特定半导体供应商来决定。因此，当我们选择设备时，看看是否有“AEC-Q”认证，这仅仅是个依据，也要注意设备的其他资料。比如：供应商是否专长于这一器件领域、这一器件是不是它的优势产品、这一产品与您的应用设计是否相符等等。
此外，尽管AEC-Q并非强制性认证制度，但是历经30年的发展已经成为车载电子元器件普遍认可的测试标准，已经成为衡量电子元器件在汽车上应用合适与否的指标。

“AEC-Q”认证与ISO26262功能安全认证的关系
最后又谈到了“AEC-Q”认证和ISO26262功能安全认证，笔者发现许多人弄不明白，往往将二者混为一谈，或放在一起谈，实际上这样做是错误的。AEC与ISO26262简直是两回事，井水不犯河水，两者的侧重点是截然不同的。

审核编辑 黄宇