随着當前國内汽車MCU "平替"浪潮的發展，越來(lái)越多的國内芯片設計(jì)公司正在逐步進軍車規MCU設計(jì)領域，希望能(néng)夠在汽車進入新能(néng)源與智能(néng)網聯的大(dà)時(shí)代背景下(xià)取得一席之地。與成熟的工(gōng)業和(hé)消費級MCU市場相比，車規MCU是一個全新的領域，因爲新的需求和(hé)應用(yòng)場景的出現(xiàn)，對(duì)汽車MCU的要求也(yě)大(dà)幅提升（這(zhè)也(yě)是爲什(shén)麽将其稱爲車規）。

經過上(shàng)百年的發展，汽車産業形成了(le)非常成熟的設計(jì)、研發和(hé)制造體系。然而，在這(zhè)個體系中，龐大(dà)而複雜(zá)的供應鏈體系讓後來(lái)者很(hěn)難在最初的階段就全面了(le)解汽車産業鏈的整體情況，尤其是對(duì)自(zì)身所在細分領域産品的定義，很(hěn)難準确識别需求以及需求背後的原因。

相比于直接面向終端市場的主機廠(chǎng)OEM和(hé)知(zhī)名品牌車企，消費者對(duì)一級供應商（Tier1）的了(le)解甚少，而芯片設計(jì)公司更處在難以被察覺的上(shàng)遊（Tier2）地位。正因如此，在越來(lái)越電子化的汽車産業鏈中，芯片企業承擔了(le)更多的工(gōng)作(zuò)，但(dàn)卻與真實的客戶需求越來(lái)越遠。由于對(duì)終端應用(yòng)了(le)解不足，在芯片市場調研和(hé)産品規格定義階段，往往會(huì)與最終應用(yòng)産生一定的脫節，導緻上(shàng)市後無法很(hěn)好(hǎo)地适應應用(yòng)需求的情況。

筆(bǐ)者現(xiàn)針對(duì)汽車安全領域的話(huà)題，探讨了(le)車規芯片爲什(shén)麽滿足了(le)AEC-Q100這(zhè)麽嚴苛的标準，同時(shí)還需要滿足功能(néng)安全。

當前中國的汽車市場正經曆着從(cóng)功能(néng)車到(dào)智能(néng)車的轉型浪潮。一些(xiē)整車企業或供應鏈汽車，如華爲、小(xiǎo)鵬、特斯拉，正在推動汽車智能(néng)化水(shuǐ)平的快(kuài)速提升，對(duì)傳統汽車形态的定義産生了(le)深遠影響。

通過各種智能(néng)化的加持，無論是智能(néng)座艙還是自(zì)動駕駛，都讓汽車變得更加聰明(míng)。例如，小(xiǎo)鵬G6的最新發布，XNGP定義了(le)全新的“通勤模式”，讓交通變得更智能(néng)，提升了(le)乘員的出行安全性。基本的輔助駕駛功能(néng)LCC，可以讓車輛保持到(dào)道(dào)路标線内居中行駛。同時(shí)，當有大(dà)型車輛貼近或者切入自(zì)車前方時(shí)，系統會(huì)提示危險并輔助駕駛員适當減速，提高(gāo)駕駛員的安全感。此外(wài)，盡管更高(gāo)等級的自(zì)動駕駛汽車（L3+）目前還沒有真正意義上(shàng)的量産車問世，但(dàn)相關法規已經陸續出台，相信未來(lái)可期。

如今，智能(néng)網聯汽車的出現(xiàn)，将數字平台搬到(dào)了(le)汽車上(shàng)，增加了(le)四個輪子，可以控制車輛在路上(shàng)跑，可以輔助駕駛員開(kāi)車，這(zhè)是一項前所未有的變革，爲人們提供了(le)巨大(dà)的福利。然而，随之而來(lái)的一個問題是，我們所熟悉的數字平台在工(gōng)作(zuò)過程中，難免會(huì)出現(xiàn)故障或缺陷。如果這(zhè)些(xiē)故障出現(xiàn)在普通的消費電子産品上(shàng)，可能(néng)隻會(huì)導緻功能(néng)失效，但(dàn)對(duì)人員本身沒有太大(dà)的危害。但(dàn)對(duì)于汽車這(zhè)種主打安全的汽車來(lái)說，出現(xiàn)不可預期的故障可能(néng)會(huì)導緻各種道(dào)路事(shì)故，嚴重影響駕駛人及乘員的人身安全，産生巨大(dà)的社會(huì)影響。

以汽車MCU爲例，該器件在實現(xiàn)諸如ACC、AEB等車輛ADAS功能(néng)時(shí)，容易發生故障。如CPU計(jì)算(suàn)指令的錯誤或延遲，直接影響ADAS控制器（ECU)對(duì)底盤發出刹車指令的有效性和(hé)及時(shí)性，在分秒之間，就可能(néng)因爲未能(néng)及時(shí)識别MCU故障，可能(néng)導緻嚴重的整車危害。此外(wài)，如果是汽車模塊或者其他(tā)駕駛場景下(xià)，也(yě)會(huì)有其他(tā)各種的危害事(shì)件。

通過上(shàng)述所述，我們可以看(kàn)出，對(duì)于功能(néng)實現(xiàn)至關重要的關鍵器件，例如汽車MCU，其安全性、故障檢測能(néng)力和(hé)設計(jì)能(néng)力直接影響到(dào)終端用(yòng)戶的安全。同時(shí)，從(cóng)市場和(hé)終端用(yòng)戶的角度來(lái)看(kàn)，對(duì)汽車MCU芯片研發企業提出了(le)更高(gāo)的要求，即需滿足汽車芯片的功能(néng)安全性。

在當下(xià)的時(shí)代背景下(xià)，汽車MCU作(zuò)爲汽車各個系統的關鍵器件，受到(dào)了(le)國産替代的重點關注。一些(xiē)具備研發能(néng)力的主機廠(chǎng)開(kāi)始進軍自(zì)研車規MCU芯片領域，同時(shí)也(yě)有一些(xiē)主機廠(chǎng)選擇與國内芯片設計(jì)公司合作(zuò)，定制生産他(tā)們所需的芯片産品。這(zhè)既是一個機遇，也(yě)是一個巨大(dà)的挑戰。爲了(le)确保芯片的成功，并最終保證商業上(shàng)的成功，那些(xiē)之前沒有涉足該領域的芯片設計(jì)企業需要關注其中之一的關鍵特性，即功能(néng)安全。

在汽車電子産品應用(yòng)中，芯片故障可以從(cóng)兩個宏觀維度進行分類：一是由于汽車芯片設計(jì)漏洞或錯誤實現(xiàn)所引入的人爲系統性故障，二是由于芯片老(lǎo)化和(hé)電子遷移等事(shì)件導緻的随機硬件失效故障。爲了(le)解決這(zhè)兩類故障，汽車安全芯片設計(jì)企業必須嚴格遵循ISO26262功能(néng)安全标準。該标準建立了(le)一整套風(fēng)險分類體系，并提供了(le)基于汽車安全完整性等級（ASIL）的方法論指導，從(cóng)流程和(hé)技術角度指導如何降低(dī)電氣和(hé)電子故障所造成的潛在危險。

在芯片設計(jì)層面，功能(néng)安全是RTL-GDS流程中的一項新指标，在原有的芯片設計(jì)流程基礎上(shàng)，新增了(le)FUSA驗證（如通過FPGA工(gōng)具執行仿真驗證），fusa分析（如失效模式分析，診斷分析等）及fusa實現(xiàn)（如通過後端插入TMR等安全機制）的内容。

以上(shàng)每個階段的流程是緊密集成的，通過有效的實施，可以實現(xiàn)以下(xià)目标：

1.  實現(xiàn)追溯性和(hé)安全要求的合規，降低(dī)上(shàng)遊客戶的顧慮

2.  減少開(kāi)發工(gōng)作(zuò)量

3.  提升設計(jì)的魯棒性

在具體的故障防護機制設計(jì)中，功能(néng)安全标準同樣要求滿足一些(xiē)量化指标，如SPFM、LFM和(hé)PMHF。這(zhè)些(xiē)指标需要在芯片層級和(hé)IP層級均得到(dào)遵守并可追溯。

針對(duì)系統性失效，通常使用(yòng)DFMEA方法來(lái)識别各種可能(néng)的設計(jì)失效，并提出相應的設計(jì)預防和(hé)探測措施，以避免問題芯片的産生。其中，DFMEA的重要作(zuò)用(yòng)是通過結構化方法，幫助設計(jì)團隊識别和(hé)解決實際錯誤或潛在錯誤源頭。

對(duì)于随機硬件失效，結合各種安全分析和(hé)DFA分析，能(néng)夠全面覆蓋随機故障，并在芯片設計(jì)過程中确定需要增加的安全設計(jì)措施。

完整的故障避免（fault avoidance）和(hé)故障容忍（fault tolerance）措施，不僅僅限于以上(shàng)的簡要說明(míng)的内容，實際項目開(kāi)發要遵循完整的流程去執行和(hé)落地。

如今，盡管完全無人駕駛的智能(néng)網聯汽車尚未實現(xiàn)，但(dàn)對(duì)于輔助駕駛和(hé)其他(tā)相關應用(yòng)，我們可以看(kàn)到(dào)車規電子器件對(duì)于提升駕駛安全性和(hé)舒适性的重要性。車規級功能(néng)安全芯片爲實現(xiàn)這(zhè)些(xiē)功能(néng)的安全運行提供了(le)系統保障。因此，确保這(zhè)些(xiē)芯片設計(jì)符合質量、可靠性和(hé)安全性要求，将有助于打造更智能(néng)、更安全的汽車。

在推出滿足AEC-Q100标準的車規級汽車MCU芯片後，芯海科技正在繼續進軍車規功能(néng)安全MCU領域。在确保産品可靠性的基礎上(shàng)，芯海科技汽車電子産品線将持續加強汽車電子MCU系列化、産品研發平台化以及車規功能(néng)安全體系的建設。針對(duì)智慧座艙、人機交互、車載PD快(kuài)充、電池管理(lǐ)、車身控制、駕駛安全等應用(yòng)場景，實現(xiàn)系列化汽車MCU芯片的研發和(hé)市場開(kāi)拓。