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加特兰CEO陈嘉澍:车规级SoC芯片研发面临零缺陷管理等新挑战

自特斯拉HW4.0平台硬件加入4D毫米波雷达之后,又迎来一波关注热潮。但伴随着汽车行业进入“新四化”阶段,车规级SoC芯片的研发和应用面临着新的挑战。

“不同于消费级和工业级芯片产品,车规级芯片需要满足更为严格的安全和可靠性标准。”7月21日,世界半导体大会在南京举行,毫米波雷达芯片领军企业加特兰微电子科技(上海)有限公司(下称“加特兰”)CEO陈嘉澍,在大会上接受《科创板日报》的采访时表示,随着汽车行业进入以电动化、智能化、网联化和共享化为特征的“新四化”阶段,**汽车行业对汽车整车和上游芯片厂商,从开发、设计到生产,建立了日益严格的体系要求,包括零缺陷管理、功能安全、汽车软件开发、网络安全等。

“每一项符合标准的体系的建立,对SoC芯片厂商来说,都提出了巨大挑战。”

对于零缺陷管理概念,在AEC-Q004车规文件中有详细描述,所谓零缺陷管理,它的核心理念就是在芯片开发的整个周期中,通过一系列预防、监控和改进手段,最终达到产品零缺陷目标。

在陈嘉澍看来,零缺陷管理要贯穿整个芯片产品的全生命周期,从制程设计、产品设计与验证、生产管控与验证,量产放行到持续改进,每个阶段都需要落实一系列管理措施和手段。“越早期的措施手段能起到的功效越大。”

截至目前,在零缺陷管理方面,加特兰将DFMEA(Design Failure Mode and Effects Analysis,设计失效模式及后果分析)、DFM(Design for Manufacturing,面向生产的设计)、可靠性管理、Safe Launch(安全放行)等管控方式嵌入到产品的制造设计、验证、生产管控和量产放行全流程中,坚持零缺陷目标。

不过,这在陈嘉澍看来还远远不够。他认为,零缺陷管理这个理念只能尽最大可能地系统性防范设计缺陷,降低芯片出厂的故障或者是可靠性的风险,但是从每一颗芯片角度来讲,它在出厂之后,由于不可抗概率事件时有发生,仍有可能出现故障,这时就需要“功能安全”进一步保驾护航。

所谓“功能安全”,是指电器电子系统的功能异常引起的安全目标违背的风险足够低。其中,ISO26262标准对于功能安全等级,每一个等级所必须具备失效检测覆盖率有非常详细的定义。比如说对单点失效检测覆盖ASIL B需要达到90%以上,ASIL D需要达到99%以上。

经过过去5-10年的发展,功能安全已经成为整个汽车行业的共识,包括欧盟、中国、美国在内的国家和地区,都出台了一系列对车辆功能安全的准入要求。

由于汽车行业分布式开发的特点,整车厂会将功能安全的要求传导至上游芯片厂商,这时,高集成度系统级单芯片SoC就需要承担模组功能安全的重任。在生产加工等过程中,“功能安全”在芯片设计企业的实施同样会遇到一系列的难点和挑战。

“对于芯片设计中需要完成的安全等级需求,可根据终端客户需求、系统需求等进行逐级分解、追溯。”陈嘉澍对《科创板日报》记者介绍,在设计层面,一方面需要保障足够多的失效检测机制,安全机制的设计,确保达到的失效检测的覆盖率;另一方面也不能进行太过冗余的设计,因为这样会影响主体的功能,尤其是毫米波射频的功能,如果太冗余安全机制设计,它本身的失效概率就会变成不可或缺的一部分。

据悉,加特兰目前已建立了ISO 26262功能安全管理流程体系,其第二代CMOS SoC芯片Alps系列,是国内首个完全符合ISO 26262标准的芯片产品,满足ASIL-B的功能安全等级需求。

作为SoC芯片开发商,软件交付是整个产品交付中并不可缺的一环。在陈嘉澍看来,车规级软件开发需要符合一定的规范和要求。在汽车行业比较普遍被接受的、用于评价软件开发团队研发能力水平的模型框架Automotive SPICE,即ASPICE(汽车软件过程改进及能力评定),也就是汽车软件过程改进和能力测定。

对于零部件厂商、整车行业来说,ASPICE的实施是已经比较普遍,但是对于芯片厂商来讲,是比较陌生的。“我们公司在实践ASPICE上面更进一步,我们将ASPICE测试方法论上升把它应用到了芯片开发验证阶段,其实理念是非常类似的,我们根据验证的需求设计验证用例,同时用验证用例来覆盖验证的所有场景,最终对验证的结果进行审核。”陈嘉澍介绍。

需要指出的是,随着汽车智能网联不断迭代升级,网络干扰、攻击以及整车受到相应损害的风险也在逐渐增加。

与“功能安全”一样,整车厂会将网络安全需求向上游供应链传递,对于芯片厂商来说,也需要符合网络安全相关法规和流程要求。

陈嘉澍对《科创板日报》记者表示,网络安全在芯片公司实施中也面临多方面挑战。比如在设计层面,其中最大的难点在于,芯片产品在设计初期要进行网络威胁分析和风险评估。这就要求SoC芯片厂商具有网络安全专家资源储备,熟悉黑客常用攻击手段,对网络安全进行产品生命周期的持续监控,一旦有网络安全事件发生,芯片厂商需要对网络安全进行应急处理。

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