车规级的定义与标准

01-引言：

随着国内汽车零部件制造水平不断提升以及新能源汽车的发展，汽车零部件行业也得到了快速发展。2021年我国汽车零部件制造企业收入规模为40668亿元，同比增长12%，2022年约为41953亿元，2023年进一步增长至44086亿元。这么多零部件的企业，需要更多的车规级的器件。

数据来源：国家统计局、中商产业研究院整理

“车规级”是指符合汽车行业对电子元件特定要求的规格标准，这些标准确保汽车电子控制系统在复杂多变的运行环境中能够稳定、可靠地工作。在汽车行业中，车规级元件的重要性不言而喻，它们直接关系到汽车的性能、安全性以及乘客的用车体验。由于汽车运行环境复杂多变，如高温、低温、高湿、振动等极端条件，车规级元器件必须具备更高的可靠性、耐久性和安全性，以满足汽车行业对高品质、高性能元件的严苛要求。此外，随着汽车智能化、电动化的发展，车规级元件的作用愈发重要，成为推动汽车技术进步的关键因素。能够做车规级的厂商确实不容易。

02-车规级的定义与标准

车规级是汽车行业对电子元件性能要求的严格标准，这些标准旨在确保汽车电子控制系统在各种复杂环境下都能稳定、可靠地运行。车规级元器件需要通过严格的质量控制和测试验证，具备高可靠性、高耐久性和高安全性，为汽车的性能和安全性提供充足的保障。

车规级标准由国际汽车电子协会（AEC）制定，AEC(Automotive Electronics Council)——汽车电子委员会，由美国三大汽车公司（Chrysler / Ford / GM）联合发起，并于1994年创立，会员分布于全球车厂、汽车电子模组厂和元器件厂商，确保汽车电子元件的高性能与可靠性。AEC制定的标准系列中，AEC-Q系列尤为关键，它涵盖了不同类型的电子元件。

接下来我们一一来看看哈。

AEC-Q100测试流程

AEC-Q100的测试流程如下图所示，根据芯片的制作流程阶段安排试验，共分为A、B、C、D、E、F、G，7个组的试验。

AEC-Q100

AEC-Q100是基于失效机理的集成电路应力测试鉴定，由AEC委员会制定，适用于车用 IC 芯片的综合可靠性测试认证标准，是芯片产品应用于汽车领域的基本门槛。首版于1995年发行，并持续更新到2014年的 H 版本，也是目前沿用的标准。AEC-Q100标准是芯片产品（依产品类型、封装形貌及取样数量的要求）执行并通过的必要测试项目。

基于集成电路应力测试认证的失效机理 AEC-Q100测试项目：

AEC-Q101

AEC-Q101 认证为汽车级半导体分立器件应力测试，主要对汽车分立器件，元器件标准规范要求，如：车用光电耦合器：用于车用隔离件、接口转换器，光电耦合器，触摸屏控制盘，整卷分立器件等。

基于离散分立半导体元件应力测试认证的失效机理 AEC-Q101 测试项目：

AEC-Q102

AEC-Q102 认证对象：汽车电子所有内外使用的分立光电半导体元器件。LED 光源在汽车的应用越来越广，车灯照明、智能系统、盲点侦测等应用都需要高品质的 LED，也因此众多 LED 元组件供货商积极布局车用 LED 领域。但如何让其 LED 产品在车电市场中占有一席之地，通过 AEC-Q102 验证是重要的通行证之一。

基于车用离散光电子半导体应力测试认证的失效机理 AEC-Q102 测试项目：

AEC-Q103

AEC-Q103是针对汽车传感器的测试标准。

微机电系统(MEMS)压力传感器器件应力测试认证的失效机理 AEC-Q103 测试项目：

AEC-Q104

AEC-Q104 认证主要针对车用多芯片模块可靠性测试，是 AEC-Q 系列家族成员中较新的汽车电子规范。

AEC-Q104 上，为了依据 MCM 在汽车上实际使用环境，为复合式的环境，因此增加顺序试验，验证通过的难度变高。例如，必须先执行完 High Temp Operating Life(HTOL)，才能做 Thermal Shock(TS)，颠倒过来就不行。AEC-Q104 中针对 MCM，增加 H 系列的测项；此外，针对零件本身的可靠性测试(Component Level Reliability)，也增加了 Thermal Shock(TS) 及外观检视离子迁移(VISM)。

AEC-Q104 规范中，共分为 A-H 八大系列。其中，一大原则，在于 MCM 上使用的所有组件，包括电阻电容电感等被动组件、二极管离散组件、以及 IC 本身，在组合前若有通过 AEC-Q100、AEC-Q101 或 AEC-Q200，MCM 产品只需进行 AEC-Q104 H 内仅 7 项的测试，包括 4 项可靠性测试:TCT(温度循环)、Drop(落下)、Low Temperature Storage Life(LTSL)、Start Up &Temperature Steps(STEP)；以及 3 项失效类检验:X-Ray、Acoustic Microscopy(AM)、Destructive Physical(DPA)；若 MCM 上的组件未先通过 AEC-Q100、AEC-Q101 与 AEC-Q200，那必须从 AEC-Q104 的 A-H 八大测项共 49 项目中，依据产品应用，决定验证项目，验证项目会变得比较多。

基于车用多芯片组件应力测试认证的失效机理 AEC-Q104 测试项目：

AEC-Q200

AEC-Q200 是针对汽车上应用的被动元器件的产品标准。

汽车电子的过电压保护存在更为严苛的电路条件，因此一般要求制造商通过 ISO/TS16949 的质量体系认证，相关的分立器件要求通过 AECQ101 认证，被动元件要求通过 AEC-Q200 认证，是非常严苛的认证规范。一般来说 12V 的汽车电子系统使用 5-6KW 28V 的 TVS (瞬态抑制二极管)，24V 的汽车电子系统使用 36V 的 TVS 即可。

目前汽车产业中针对于零件资格及品质系统标准的就是 AEC(汽车电子委员会)，针对于被动元件设计为 AEC-Q200，其规范了被动零件所必须达成的产品品质与可靠度。

无源元件的应力测试验证 AEC-Q200 测试项目：

03-车规级的特点与要求

车规级电子元件是汽车行业中不可或缺的重要组成部分，其高性能、高可靠性和高安全性是确保汽车安全、稳定运行的关键。

首先，高性能是车规级电子元件的基本要求，它们需要具备快速响应、高效处理数据的能力，以应对汽车复杂控制系统对于实时性、准确性的高要求。这些元件通过先进的制造工艺和精密的设计，能够在汽车运行过程中提供卓越的性能表现，成本也更高。

其次，高可靠性是车规级电子元件的又一重要特点。在极端环境下，如高温、低温、振动等，这些元件仍能保持稳定的工作状态，确保汽车控制系统的正常运行。这种可靠性不仅体现在元件本身的质量上，还体现在其对于外界环境的适应能力和抗干扰能力上。

最后，高安全性是车规级电子元件的核心要求。汽车的安全直接关系到乘客的生命安全，因此车规级电子元件必须具备极高的安全性能。这些元件在设计、制造和测试过程中都遵循严格的安全标准，能够确保在发生故障或异常情况下，汽车能够迅速做出响应，保障乘客的安全。

04-车规级的技术挑战与解决方案

技术挑战：

高算力/高性能要求：随着汽车智能化、电动化的快速发展，对车规级电子元件的算力和性能要求日益提升。例如，高级自动驾驶系统对算力的需求高达数百甚至上千TOPS。

高可靠性标准：车规级元件需在极端环境下保持稳定运行，这对元件的可靠性提出了极高要求。

虚拟化与隔离机制：随着汽车电子架构的演变，实现虚拟化与隔离机制以确保系统安全变得尤为重要。

解决方案：

技术创新：国内外厂商在芯片设计、生产工艺上不断创新，以满足高算力、高性能的需求。如采用更先进的制程技术、优化芯片架构等。

可靠性提升：通过严格的测试验证流程，确保元件在极端环境下的可靠性。同时，采用冗余设计、容错技术等提升系统的整体可靠性。

虚拟化与隔离技术：通过引入先进的虚拟化技术，实现不同功能域之间的隔离，提高系统安全性。同时，开发专门的隔离机制以确保系统在故障发生时能够迅速隔离故障点，防止故障扩散。