雷黎丽：自主车规级芯片的上车应用及测试技术发展方向

6月27日-29日，2022中国汽车供应链大会暨首届中国新能源智能网联汽车生态大会在湖北武汉经开区举办，本届大会主题为“融合创新、绿色发展——打造中国汽车产业新生态”。大会由工业和信息化部、湖北省人民政府、中国机械工业联合会联合指导，中国汽车工业协会和武汉市人民政府共同主办，武汉市经济和信息化局、武汉经济技术开发区管理委员会、武汉市智能汽车产业促进会和汽车纵横全媒体协办，东风汽车、黑芝麻智能和地平线为合作伙伴。岚图Free、岚图梦想家和东风风神皓极作为本次大会的官方服务用车，为大会嘉宾提供出行服务。其中，在6月29日上午举办的“芯系自主—共创汽车产业链新实力”主题论坛上，中国汽车芯片产业创新战略联盟车规半导体测试总工程师雷黎丽发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录：

谢谢李秘书长，谢谢组委会。能给汽车芯片联盟这个机会，向各位同仁汇报一下这几年在车规芯片测试领域的一些工作，还有包括标准体系建设的工作。我的题目是《自主车规级芯片的上车应用及测试技术发展方向》。从测试的视角看车规芯片，这个路径，还有哪些思考和实践。从三个方面进行阐述，一是汽车发展趋势对车规芯片要求的挑战。二是新趋势下车规芯片的标准体系。三是新趋势下车规芯片测试技术的发展。一、汽车发展趋势的挑战我们国内的集成电路行业很成熟、标准，但国产集成电路行业和国产汽车行业之间，车本身从它的生产逻辑上来讲，是零部件到整车，再到整个汽车行业发展的进展，这样的话我的芯片在哪呢，是在独立发展中，尤其是国产芯片。汽车电子这块更多的是选型，而且要安全的选型，这样的话造成了国产集成电路这块和汽车之间的距离就比较远。怎样的路径能让它结合起来呢？本质是什么呢？国产汽车行业提供的是一个场景，而这个场景本身是一个被量化、定义的。它的定义主要是三个要素，这三个要素未来会展开出非常多的属性，一是任务，他做什么事。二是环境，包括干扰。三是时间轴。它是一个非常大的要素。这三个组合起来就会形成剖面，这是一个应用场景，是一个复杂的环境。对于芯片来讲它是什么呢？它是一个集成度非常高，带有各种功能的一个高知识集成的一个器件，它本身提供的是本身的功能和性能，它两个怎么连接在一起，把应用端的条件，把这几个剖面完全映射到芯片端，才能真正形成连接。这个连接会形成一个是标准，一个是测试。基于新能源的四化把它驱动起来的话，上车这块的就会增强。基本上从技术的角度，能够把这两个产业之间形成黏合剂，实现更多的关联，这是一个现状和路径。接下来，在这个路径下，一个应用场景，一个本身特点，有哪些特征对于新能源汽车或者新兴的汽车来讲有什么要求，它的难度在哪，我们应该做什么样的准备。第一个，我们汽车已经形成了终端的概念，现在比较流行的就是“四化”，有两点，第一点，可靠性、可用性、可测性、安全性、环境适宜性、兼容性，他们之间的逻辑是怎么样的，这是最根本的。几个属性之下会推导出对车规芯片的量化要求，比如说安全规定的从QS一直到ABCD级。还有一些是针对半导体器件它的环境、温度，还有信息安全、零缺陷，这些都有非常多的量化的要求，这些量化要求对于我这个本真的芯片来讲使它的工艺难度就变得非常大。本身他们之间是一个约束的条件，我本身做半导体本身功能的时候，实际上对这几个环节来讲是有很多要求，这块不多说，有一些多核的、高算力的，包括感知的温度，能够映射到电动化四化的要求当中。但是如果有约束的时候，它的设计难度和加工难度就变得非常困难，这就是车规芯片难的地方，并不是设计不出来，可能是达不到在车上设计的要求，这是一个基本理念。接下来从测试的角度如何去看它呢？如何支撑住车规芯片本身不断适配中国的应用场景呢？从迭代的角度上去优化它，这是必经的过程，包括国外的芯片也经过了这个过程，只与车端的联系非常紧密。我们一定会做什么？一个是标准体系，一个是测试技术，在这个测试技术之上测试平台的技术。要做到测试覆盖性还有测试成本的建立。二、新趋势下车规芯片标准体系怎么搭建这样的体系？首先，责无旁贷就是标准体系。成立以来有200多个成员单位，来自于上下游、科研院所周边的一些供应商，这些全部都在我们这里面，是一个特别好的大家庭，组织非常多的活动，其中一个最重要的活动就是进行标准的制定，我们成立的标准工作组有四个，基础标准、产品标准、实验、通用标准，产品标准更多是我是谁，实验标准告诉你在我是谁你在哪个环境下去证明你是不是能达成它的功能，是有相辅相成关系的，这是整个的组织。这个组织截止到目前为止，还有把标准体系已经发布了。在这个标准体系之上产生了将近100多项具体标准的制定计划，这个计划在三年当中陆续出台，当然是团标，在团标这块跑得比较快一些。我们来看一下，芯片本真特点有多少种，这个“种”代表了它的主要功能，从逻辑上来讲要看它的本真特点是啥，再看芯片会用在哪。这是一个模型，弄这个模型上试图把车上芯片的种类完全给覆盖住，所以这是一个基本的功能向下，在我的物理层级的一个映射关系。具体的从我们的感知到决策，到执行，到电源供给，以及到信息处理这块不说了，大家都是比较清楚的。但是它抽象出来的芯片都涉及到哪些类呢？10大类和61小项，经过了整个汽车联盟将近一年的收集、准备、汇总、调研、专家评审，经过一轮的评审抽象出来这10大类、61小项。我大概说一下，从它的功能整个实施的工程来讲，感知、控制、计算、存储、通信、信息安全、电源管理、功率、驱动、模拟。61项就是应用到不同的子项目。这个更多是芯片本真特点。第二个，我们再看一下车端应用的五大到七大的属性，他们之间的逻辑关系是什么？首先是可靠性，它实际上贯穿了整个芯片从生到死这个时间轴的故障，它的故障大概是两类，第一个是硬失效，第二个是软失效。硬失效带来的是寿命上的事。软失效是可用性的事。有可用性之后，如果芯片具有可测性，这个结合在一起的话，就具有安全性。所以我们提到安全性，无论信息安全和功能安全，它的根本是在故障那块，如果你故障能够被检测，安全性才能提高到一定的程度上来，符合一定的只准。有了安全性，整个的都需要有极端环境的适配性，环境适应性在最后。实际上是站在可靠性这块的，整个这部分性，是对这几个“性”当中的逻辑关系。接下来后面说他们之间从故障的角度是怎么传递的，在哪，从另一个维度来解析这几个属性。我的芯片都要满足这些芯片。我要都满足这些芯片的多难，要抓根本。本质是可靠性，可靠性是比较难的学科，在做的时候有很多的代价。可靠性是什么呢？是车端运用最基础的要求。表征的是什么？芯片的时间延续性。可靠性研究的是失效的规律。再往下，基于这两个的结合，路径是芯片的本真，通过场景的映射过来会形成标准，会组合出来，这个标准本身是推导出来的，是认知决定的，不是经验决定的。你承认不承认它都在那。你可以预计一下，10类芯片加上3个功能剖面，3个功能剖片是在芯片端，再加上5种属性，大概乘起来大概160多个标准。目前覆盖了150多个，有一些是可以合并的，因为它非常相似就合并起来了。这个标准体系我大概讲一下，这个标准体系是通过严谨技术的模型和对应用场景的抽象，得到的这样一个标准体系，所以它是经得起推敲和具有一定严密性和充分性的。基础标准、通用性标准、实验类标准，还有技术条件的，这是我是谁，还有证明我是谁。一个是我是谁，怎么定义这个芯片的，第二个是怎么证明这个芯片是你。它辐射下来是这两个逻辑给它形成的，是经过专家评审才得到的。三、新趋势下车规芯片测评技术发展方向首先看一下测评技术发展。这张图告诉大家我们这些功能在哪里，刚才讲的芯片的功能，或者芯片本真的功能应用在哪些点，可不仅仅是电路层级和ACQ。功能层级完整的剖片，实际上一个功能它必须是一个三明治，上下都得有，才能把中间这一层定义清楚。这个方法论是不变的，主要是真空可靠性，硬件失效的，还有一些是软失效，就是形成可用性的问题。这个ACQ族是在物理层级的标准，只是针对电路，只是针对硬件本身，它相对来说是一个基准门槛。第二层是说当这些电路形成一个一个功能模块连接起来的时候，它是有界面的时候，它是有直接交互的时候，这时候会形成一个，我们叫做芯片电路系统，所有软失效可能卡、可能不兼容，它没有死，没有产生硬失效，会带来比较大的麻烦，就是软失效，就是实时性的指标，对我们的可用性是有危害的。接下来就是一个芯片和其他芯片，到了子芯片层面和其他芯片进行交互的时候，这些点怎么测试。测试技术会围绕这三点做，尤其是围绕上面两层，是车规芯片要做的事，半导体这块已经做得挺足了，硬失效这块半导体行业的成熟度是非常高的。上面两层是在国内的芯片到车之间这段，没有被衔接的地方。有人就问了，国外芯片怎么做呢？是因为他们的绑定关系非常强，国外的芯片和Tier1、主机厂绑定性非常强的时候，形成了内部的企业标准和测试体系，没有被公开，并不代表没有做这个事，只不过我们现在把这个弥补，有一个思路，抛砖引玉，使这两项进入到生态链当中，协助尽快上车，使得后端通过测试发现问题，把问题本身安在系统层级去做弥补，这对芯片来讲是非常好的事态。这个逻辑要清楚，它贡献在哪要清楚。整个可靠性和这两个层级的可用性，一定会贡献到安全性上，安全性就是失效率、检测率、安全性，这块都有贡献。整个来讲，前面三层都是和测试相关的，到了最后的层级是车上的验证，直接就确定你行还是不行。整个来讲会形成大数据的概念，每个测试都会有很多的数据，上车验证的时候数据会长时间的分析，共享到整个咱们的行业当中。既给上游芯片一定的竞品分析数据，同时也给后到的Tier1或整机厂一些选型的数据，这些都会提供过来。已经形成了完整功能的测试，也欢迎大家到国创中心观摩、参观、交流，做更多的合作。在这个过程当中会有很多的测试技术，这个点不展开说了，这三层我们重点的一些关键技术会发展到哪去，我说了。做测试测评的时候一定要关注到平台化、模块化和所有故障的积累，还有测试用地库的积累，还有工具链的开发，使得测试成本能降低，测试成本一降低的话，这块不会降低大家多少的费用，它是共享的，很多测试的结果是被共享的。还有大数据共享的平台，支持你分享很多竞品的数据，我们都是打XX的，看看好的、中等的、不好的在哪里，要避开这些雷，真正好的标在哪里，适配在哪里，可以给大家具体的分享。我们的测试技术更好还是围绕低成本、快速和覆盖性上来讲。再往下一些关键技术，研究性质的，不是基于测试标准本身的。研究技术会在退化的角度去做一些研究，还有一些模糊的地方，没有公开，这还是属于研究的课题内容，稍微做了一些模糊的处理。技术本身可以讲一下，退化技术希望能够在电路层级和系统层级都能够适配，这个技术能用上，第一为降低测试时间服务，第二是有时候是1000一小时或几百小时的实施时间，希望时间降低。第三为退化性能的指标做一些测性的标准研究，到后年的年终这各项目才能完成。还有一个关键技术就是，一是覆盖模拟的覆盖性和随机性。二是故障注入的动态和实时性，三是监测的捕捉的能力。注册的对象已经从代码层级向半实物铸错和实物层级去过渡。在时间路径上，也是在三个功能层级，把功能全部覆盖住进行测试，基本已经完成了，现在在做回归测试的工作。最后，会在明年的年中推出测试评价的方法。但它的关键技术在这个地方会体现。最后，我们汽车芯片联盟，它是致力于携手自主芯，到车终端上下游的各个伙伴的共商、共研、共建，符合中国场景下的车规标准体系，完整测试认证平台以及数据共享平台，助推国产芯片稳步、安全、快速的进入汽车供应体系。我的演讲就到这儿，谢谢大家。注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅，仅作为参考资料，请勿转载！