汽车芯片测试问题增加

杰夫Dorsch &埃德·斯珀林

半导体供应商正涌向汽车芯片市场获得股份拟合出连接车,自主车。但在这些芯片卖给汽车制造商和一级供应商,他们必须被测试和认证,以满足严格的行业标准。

不过,这不是普通的测试。协助和自主车辆非常复杂系统与先进的数字逻辑、各种类型的处理器和加速器,复杂的和商品传感器和高速网络。几乎所有有界这种技术的演变和发展的法规,支持很少或根本没有历史来衡量什么,没有什么,为什么。

投入的角度来看,这是一个混合的新的和现有的技术。但它的大部分将被用于新的应用程序安全性至关重要的市场,在那里,直到几年前电子被视为用户信息娱乐体验的一部分,而不是一个车辆的重要组成部分的功能。此外,还有电子内容比过去多了。IC insight预测汽车芯片销售将享受13.4%的复合年增长率从2016年到2021年,增长略高于物联网设备。市场研究估计汽车IC销售增加了22%到2017年的约280亿美元,在2016年增长了11%。它看到汽车IC销售今年上涨了16%,至324亿美元。

同时,IHS Markit预测,3300万多个自主车辆将在2040年在世界各地出售。“第一个自主车辆卷-除了改造测试车辆通过无人驾驶移动服务将于2019年到达,“报告Juliussen手中,IHS Markit的汽车技术研究主任。“卷将在2021年超过51000辆,当个人拥有自主汽车达到个人买家第一次和IHS Markit预测估计近100万台销量将在2025年在共享的舰队和个体汽车。”

自主驾驶和移动服务,如乳房、Lyft,和其他ride-hailing服务,将早期采用的关键和部署先进的汽车电子技术,根据市场研究公司。

“选择的多样性在个人机动性和自动驾驶技术都发展比以往任何时候都更迅速,但他们的融合将产生最大的影响,”杰里米•卡尔森说,IHS Markit的主要汽车分析师。“自主移动服务可以提供新发现的个人自由的年轻,老了,残疾,没有可靠的运输和其他日常需求,但好处没有停止。舰队运营商在大城市,更好地理解电池电动汽车运营成本较低,更容易雇佣他们来推动大量的车辆和乘客英里旅行。”

大多数国家都同意汽车芯片提供一个巨大的机会在不久的将来,未来几十年,无人驾驶汽车的愿景和实现汽车事故和死亡人数急剧下降。这延伸到工具用于创建和测试这些芯片。

超大规模集成电路研究社的总裁李斯特·怕哈卡的研究,估计当前自动测试设备处理汽车半导体市场每年价值1.2亿美元。有一些模糊的线条在汽车芯片测试中,然而,因为microcontroller-specific测试系统可以测试单片机的各种各样的应用程序,包括汽车。

“汽车可靠性要求更高,”Puhakka说。“所以,他们最终做更多测试芯片。为测试供应商和使它很有吸引力。”

图1:过渡到自主驾驶。来源:瑞萨

挑战
这对芯片制造商还面临着几大挑战。因为这些芯片是用于高安全性的应用程序时,它们必须是全面测试多芯片最终在服务器机架或智能手机。这包括组件专门为汽车开发的应用程序,如相机传感器、激光雷达和雷达。但也包括组件(如微控制器、模拟芯片、电源管理ic。

“当你处理汽车、可追溯性的要求更高,”Tim Kogel说,应用工程经理和解决方案架构师Synopsys对此。”功能需要更好的定义和测试和模型需要在循环。这需要更全面的系统级设计。”

反过来,需要更多的时间和精力,但汽车公司坚持成本需要保存下来。普遍的共识是,所有的电子产品在汽车应该成本仅为2000美元至5000美元对于低端自主车辆。

半导体行业已经能够满足这些降低成本在过去由胚根端胚乳,掩盖生产和包装的设计与多个跨数十亿单元衍生品。这种模式并不为汽车电子工作,。每年大约有9000万辆汽车销售,而约20亿部智能手机。最重要的是,人们不可能每年购买或租赁一辆新车,但许多消费者购买最新的智能手机型号。虽然在汽车电子设备的数量和价值不断上升,全球销售的汽车车辆本身通常以个位数增长。

更糟的是,所需的测试(以及chip-package-board设计和硬件/软件验证)更高,因为这些芯片需要持续时间更长,满足严格的安全性至关重要的市场的最低性能标准。唯一的方法来降低成本,规模是整个供应链削下来。在测试方面,其中一个已经赢得支持系统级测试的解决方案。

系统级测试已经被使用最先进的节点,因为大量的组件,需要在每个芯片进行测试。

“节点数越低,的晶体管数量越大,“阿尼尔Bhalla)说,高级经理天体电子学测试系统。“这是系统级测试给你一些优势。内置自测(阿拉伯学者),你可能有99.5%的覆盖率,但你仍然没有测试数以百万计的晶体管。实际上更像是85%的覆盖率。如果你保护带,这是许多公司都是如何处理这个问题在过去,你吃进你的空间。在10纳米,33%的空间被guardbanding 100毫伏吃掉。”

天体电子学并不是唯一一个看到这个趋势。“作为工程师,我们保护带设计,”乔治·Zafiropoulos说解决方案营销的副总裁国家仪器。“但是如果你保护带一切,你堆积效率低下。如果你能降低guard-banding确定性的可靠性和性能,这是一个巨大的价值。”

系统级测试可以帮助明显因为它测试组件上下文。“你可以弥补工具设备变异和变异过程,“Bhalla)说。“这些零件是昂贵的,你不想扔掉好的部分。这允许您测试设备与另一个设备。所以,“这个约束”也许与“这些产品。“吃了,你要的模式。系统级测试,你将一个设备与最终的产品。可以告诉你如果一个设备是好的。还是暂时不太好,你可以回去重新测试问题是是否变化或温度变化的工具计量可变性。你可以寻找规律在不同的很多。”

这个以多种方式与世界汽车相交。汽车是一个复杂的系统。许多这些系统是相互依存的,一些组件的这些系统将是相当先进的。汽车公司的策略之一是开发芯片的最新流程节点,因为他们想最大化的寿命设计。尤其适用于一些娱乐和芯片人工智能逻辑,最新的节点可以提供性能或功能的改进和有助于延缓报废。

“将来你会看到架构,你会有什么几乎是一台超级计算机在车里,“威廉Radermacher说,执行顾问效果显著。“它是连接相机或成像中心系统,可以一起学习与其他汽车环境中发生了什么。技术,这是一个非常激动人心的时刻,这是一个非常富有的机会。我们将会看到更多的不同类型的测试。我们将看到系统类型测试内置系统和芯片。但这是连接到一个外部测试子系统,你去哪里从早期启动在硬件制造基于一组共同架构。”

测试环境
将效率添加到这个过程涉及到一个更深的理解的测试数据,不过,最好的办法是我系统的数据错误和畸变。在很多情况下这是说起来容易做起来难,但是。

“汽车测试,测试的组件严格得多,”迈克尔说Schuldenfrei,首席技术官最优+。“汽车公司要求所有部分100%的老化。有一些阻力,因为它是非常昂贵的。但更大的问题是,我们没有看到人们使用应该使用数据质量的方法。这都是在组件级别,和公司不是整个供应链共享数据。”

使其难以理解的系统部件的可靠性,它很难理解真正的问题是,应该如何用于测试资源最优的结果。

“我们正在处理一个no-trouble-found综合症”,Schuldenfrei说。“但是你肯定不知道,直到你理解组件之间的相互作用。”

倪的Zafiropoulos表示赞同:“艺术的状态现在只是获取数据。下一阶段涉及大数据让你做什么。你能找到一些有用的东西,你没有寻找吗?下一波是软件更加智能地能否指出趋势和相关性。”

这是一个重大转变正在进行测试。环境问题,它不仅对硬件很重要。5到10年,当无人驾驶汽车将成为更广泛的在世界各地,软件安全将变得更加关键汽车电子、多设备安全、VLSI的Puhakka说。“问题是在系统层面。我相信这项技术会在那里,在芯片级。”

所有这一切与单一设备难以解决,如手机或电脑,但汽车技术和标准几乎不断变化的状态。有高级驾驶员辅助系统和自动驾驶,持续进步和整个生态系统通量随着公司找出哪些他们将开发自己,将外包,如何保持或提高质量在一个不断发展的供应链。

“ADAS和安全自主驾驶是导致爆炸的电子,”Steve接线盒说汽车产品营销总监半导体测试解决方案导师,西门子业务。“自治和ADAS功能也导致非常强劲的增长需要更好的质量和可靠性的电子产品。汽车历史上被设计使用后缘技术——小单片机,使用健壮的流程,所以质量和可靠性往往是难以实现或维护。自动车辆,我们现在非常大,需要复杂的设备,自主和ADAS的所有方面,从大型计算的角度,从网络。我们已经从本质上前沿的后缘汽车空间”。

汽车芯片测试现在更面向接线盒所说的在系统测试——其他供应商通常术语系统级测试。在系统测试提供了更快的测试范围有限的测试,提供更好的数据压缩和更有效的测试。汽车芯片测试也受益于运行逻辑内建自测(阿拉伯学者),与伪随机模式,扫描链,去/不方便测试。

“目前,重点在于设备测试,但这种情况正在改变,”斯科特说西方,系统级测试效果显著的产品营销经理。“现在汽车雷达技术,虽然目前主要在优质品牌车辆,这样做的目的是降低单位成本,成为整个汽车行业标准的设备。要做到这一点,必须解决的挑战,包括解决与测试相关的复杂性。”

他指出一些需要考虑的因素,噪音上下文。但他补充说,一个关键问题,这常常是被忽视的,是测试工程知识的短缺。这与5 g通信尤为明显,有望用于分析自主车辆数据,不需要实时响应。

“这也许是最关键的因素,”西说。“毫米技术工程师的数量是相对较小的,和公司想要进入空间不能简单地实现工程师精通雷达技术与产品开发来帮助他们——特别是当大多数工程项目的主要重点是数字技术,而不是模拟/射频。这意味着人才是昂贵的,它可以把一个真正的抑制公司能够做什么。我们需要训练主管工程师对毫米波强烈动机和热情。”

结论
正如许多其他形式的电子产品,汽车芯片测试变得更加复杂,困难,耗时。汽车的质量和可靠性芯片不能妥协,因为人类生活取决于先进的汽车电子产品的故障安全冗余。但复杂性,测试在一个安全关键的经济环境,和这项技术的新奇都加起来有些困难的挑战。

人们普遍认为,测试将协助和自动驾驶的越来越重要的作用。但是如何做测试,由谁,公司是否愿意支付目前还不是很清楚。明显的是测试正在改变连同所有的汽车技术,但最终的需求将是什么样子可能需要数年时间才能完全理解。

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