芯片功耗测试

1《纯电动乘用车控制芯片功能环境试验方法》编制说明一、工作简况1.
1任务来源《纯电动乘用车控制芯片功能环境试验方法》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项.
本文件由电动汽车产业技术创新战略联盟提出,由北京新能源汽车技术创新中心有限公司牵头,中国第一汽车集团有限公司、紫光同芯微电子有限公司、北京经纬恒润科技有限公等单位起草.
1.
2编制背景与目标汽车电子领域车规级芯片直接决定着整车的安全及可靠性,作为其关键系统中的控制芯及通讯芯片在整车的安全运行中起到关键作用.
目前,芯片要进入汽车电子领域,通常必须通过由北美汽车产业所推行的AEC-Q100可靠性认证标准,模块级/系统级测试则需经过ISO/SAE相关验证标准及车厂的相关规范.
AECQ系列标准的试验制定方法是基于集成电路硬件层的失效模型(FAILUREMECHANISM)来设计;而模块级/系统级的试验制定方法基于应用场景,按照任务剖面(MISSIONPROFILES)来执行,任务剖面指基于环境条件以及功能负载设计测试任务.
两者的试验设计思路不同,测试需求不同,造成验证逻辑链条前后脱节,上下游需求不匹配.
因此,在芯片级作为AECQ100验证规范的补充和细化部分,需要补充基于实际应用场景的以芯片功能为测试对象的测试方法类标准.
针对中国道路和气候环境,定义功能集合的控制芯片和通讯芯片的测试规范在国内还处在空白,是汽车和芯片行业双方急需解决的问题.
芯片制造商按照芯片自身的规格进行测试,缺少对芯片实际应用场景功能的测试,很难进入汽车供应链,即使完成车规级可靠性产品测试,汽车制造商也无法提前评估该芯片在真实应用场景下的表现,阻碍芯片产品进入汽车产业链,尤其是国产自主研发芯片.
导致芯片厂和Tier1/整车厂缺少统一的技术依据,因此我们通过制定控制芯片和通讯芯片功能测试方法类标准,来填补基于任务剖面完成芯片测试的标准空白.
1.
3主要工作过程拟按照下表时间节点完成相关标准预研、标准立项、起草、试验验证、征求意2见、评审、报批、发布等相关工作.
序号事项计划时间节点1预研:研讨标准的意义和目的2020.
08.
312立项:讨论标准发布准则2020.
09.
303起草:初稿编制完成2020.
10.
314试验验证:进行试验形成报告2020.
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305征求意见:各单位征求意见并修改2021.
02.
286试验验证:开展验证,对修改意见达成一致意见完成修订2021.
03.
317评审:标准评审并完成意见修改2021.
05.
318报批:送审报批2021.
06.
309发布:对比发布准则,完成终板并发布2021.
07.
311.
3.
1预研调查研究欧洲、美国和日本等主要汽车生产商的车规级芯片测试方法和标准体系构成情况,确定电动汽车关键控制类芯片及通讯类芯片测试方法相关标准制定的意义和目的,拟解决的问题和产业需求情况.
根据调研结果,汇总后形成结论,用于编制标准立项汇报材料以及标准立项建议书.
1.
3.
2立项依据标准体系建设整体设计思路,完成标准正文初稿框架结构内容初版编写,完成标准立项相关材料初版编写;提报项目组召开内部评审会,听取行业知名整车企业、芯片行业,和高校专家意见并进行修订后,提交标准发布团体组织进行标准立项申报.
1.
3.
3起草标准立项后,联合行业知名整车企业、半导体芯片制造商和高校成立标准编制组,广泛征求控制类芯片及通讯类芯片适用环境条件,典型应用功能,相关功能测试方法等技术编写内容.
1.
3.
4试验验证选取控制类芯片两款英飞凌TC297及华大HC460,通讯类芯片两款迈威88Q5072及博通BCM89811基于实验室系统级测试平台进行功能测试方法验证并收集数据形成测试报告.
1.
3.
5征求意见组织召开专家组审查会,征集电动汽车关键控制类芯片及通讯类芯片测试方法标准相关行业意见,并对专家意见进行反馈及修订.
1.
3.
6评审、报批及发布依据标准发布团体组织标准发布规程,完成评审、报批及发布环节要求,完成对应部分工作,使相关标准按计划发布.
二、标准编制原则和主要内容2.
1标准制定原则国外对车规芯片的认证性规范采用AECQ-100集成电路应力测试认证的失效机理标准,它是基于集成电路硬件层的失效模型(FAILUREMECHANISM)来设计.
在2014年REV-H版本中A.
7部分,AEC组织针对任务剖面问题作了相关补充,但仅指出问题的解决思路、指出对芯片的测试应结合应用功能,但未对测试功能验证部分进行规范性说明,没有明确说明要怎么去做,任务剖面怎么去解析,环境条件是什么,典型功能如何定义.
3SAEJ1879-2014汽车用半导体器件鲁棒性验证手册(HandbookforRobustnessValidationofSemiconductorDevicesinAutomotiveApplications)、SAEJ1211-2012汽车电气/电子模块鲁棒性验证手册(HandbookforRobustnessValidationofAutomotiveElectrical/ElectronicModules)提出任务剖面(MISSIONPROFILES)概念,这两个标准是功能如何解析的方法论,没有对工作模式下,运行典型功能进行具体定义.
ISO16750-2012.
1-5《道路车辆电气及电子设备环境条件和试验》是国际标准化组织针对汽车电子的环境环境适应性标准,但没有提及芯片应执行何种功能在充分总结和比较了国内外适用于可靠性试验的功能测试方法标准后,本标准对功能试验方法做出了详细的规定,以确保用于可靠性试验的功能测试基于实车应用功能而展开.
2.
1.
1通用性原则本标准适用于纯电动乘用车核心三电系统中的电子控制单元,即整车控制器、电机控制器、电池管理系统上搭载的微控制器类芯片.
2.
1.
2指导性原则本标准适用于上述微控制器类芯片遵照AEC-Q100标准执行可靠性试验前、中、后的功能测试.
2.
1.
3协调性原则本标准不应作为芯片可靠性能力测试判定的唯一依据,宜结合AEC-Q100系列标准中故障模拟和故障分级相关要求实施,可作为在芯片任务剖面下硬件功能的测试方法参照使用,可提升芯片的测试覆盖率.
该文件的实施应在芯片符合AECQ100系列标准要求的前提下进行.
2.
1.
4兼容性原则在纯电动乘用车电子电气系统架构下其他位置的电子控制单元上搭载的微控制器类芯片可参照使用.
芯片设计验证、芯片量产筛选、使用方芯片选型等环节的测试活动可参照使用.
2.
2标准主要技术内容本标准描述了纯电动乘用车控制芯片完成规定功能的测试方法,包含试验条件、仪器设备要求、样品制备要求、试验步骤、注意事项、数据处理、试验报告编制等内容.
42.
3关键技术问题说明本标准提出的控制芯片功能及性能的测试方法,使芯片厂和Tier1/整车厂间针对芯片基于实车应用场景下的芯片真实表现具有统一的技术评判手段.
2.
4标准主要内容的论据功能集合的定义主要参照《SAEJ1879-2014汽车用半导体器件鲁棒性验证手册》第5部分"MISSIONPROFILE/VECHICLEREQUIREMENTS"的方法进行逐级分解,参照下图从整车层面向系统级、子系统级、控制器级,再到芯片级进行功能/性能需求的逐级分解.
控制器级的功能分解参照GB/T34590.
5—2017《道路车辆功能安全第5部分:产品开发:硬件层面》附录D的内容,基于电子电气系统确定对上面搭载的微控制器类芯片的功能需求.
芯片级的功能进一步分解参照ISO26262-11:2018《Roadvehicles—Functionalsafety—Part11:GuidelinesonapplicationofISO26262tosemiconductors》4.
2Dividingasemiconductorcomponentinparts的内容,做进一步拆解.
52.
5标准工作基础2.
5.
1主要工作步骤、内容1)由北京新能源汽车技术创新中心有限公司召开启动会明确标准的发布准则;2)由北京新能源汽车技术创新中心有限公司根据已有成果以及启动会各公司建议草拟标准初稿;3)由各单位结合自己的开展经验给出意见及修订稿;4)工作组成员梳理意见讨论出需求采纳的意见,并开展修订工作;5)对修订版进行讨论,并形成试运行版;6)将试运行版在各单位试运行并提交试运行期间的意见;7)根据意见组织会议得出结论,形成终版.
2.
5.
2拟建工作组情况拟参与单位:北京新能源汽车股份有限公司、中国第一汽车集团有限公司、紫光同芯微电子有限公司、北京经纬恒润科技有限公司等.
2.
5.
3主要工作方式及各参加单位的作用各参编单位均根据自身在芯片测试、板级测试方面的成果积累做出贡献,各单位的参与内容如下表所示:序号参加单位编制修订验证推广1北京新能源汽车技术创新中心有限公司√√√√2北京新能源汽车股份有限公司√√3中国第一汽车集团有限公司√√4紫光同芯微电子有限公司√√√5北京经纬恒润科技有限公司√√6南京芯驰半导体科技有限公司√√√标准发布后计划由北京新能源汽车股份有限公司、中国第一汽车集团有限公司等公司主要开展行业宣贯和应用的计划,并作为示范点进行应用推广.
三、主要试验(或验证)情况分析3.
1试验前准备在试验前,需要准备被测芯片相关的说明文件.
包括但不限于:参数数据:芯片所属控制系统,运行功能声明,芯片系统配置,芯片引脚定义等.
芯片要求:被测芯片为封装形态,应确保所声明的各项功能可被量测.
3.
2环境条件定义6本部分计划参考GB/T28046.
1《道路车辆电子及电气设备的环境试验及条件一般规定》第4章节,根据设备安装在车辆上/内特定位置,作为本标准进行试验的环境条件及振动条件.
3.
3芯片模式及功能定义由于芯片通常不针对特定的应用设计,模式复杂,功能多样,本部分针对芯片通用性的模式及功能进行定义,标准使用单位可根据本产品特点增加特有的模式及功能.
1)工作模式定义:芯片厂家声明的工作模式,如典型工作模式、低功耗模式、最大功耗模式.
2)功能定义:对芯片所在系统完成的功能进行定义,如如IO控制、Flash读写、上电启动、掉电监测、中断响应.
等.
3)控制芯片功能如功耗测试类,包含典型工作模式、低功耗模式、最大功耗模式;功能测试类对芯片所在系统完成的功能进行定义,如如IO控制、Flash读写、上电启动、掉电监测、中断响应等.
3.
4技术要求1)送检要求:本部分对送检芯片进行要求,声明送测芯片工作的特定气候、位置、工作模式、执行功能等信息.
2)试验条件:环境条件即气候及振动,条件施加方法:单独施加气候(温度条件、湿度条件)、单独施加振动(随机振动、正弦振动)、气候-振动同时施加.
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5试验方法1)试验系统:本标准不对测试系统做强制要求,其可以为SLT测试系统或ATE测试系统.
控制芯片完成定义功能,或用户声称的特定功能的测试.
2)测试方法:根据芯片送检方声明的芯片工作模式进行测试分析,进行基于中国道路、气候环境可能的条件下,在已定义的工作模式下,运行典型功能的可靠性测试,细化为IO控制、Flash读写、上电启动、掉电监测、中断响应等测试项目,具体测试参数为功能测试、DC参数、AC参数.
综上所述,本标准提出的功能测试方法具有良好的使用性、覆盖性.
7四、标准中涉及专利的情况无五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况控制芯片基于中国道路、气候环境可能的条件下,在已定义的工作模式下运行典型功能的测试规范,在国内还是空白,导致芯片厂和Tier1/整车厂间针对芯片基于实车应用功能可靠性试验方法缺少统一的技术依据.
展示芯片真实应用场景表现,为芯片厂提供技术支持服务.
连接芯片行业与汽车行业,共同促进中国自主芯片的产业创新生态发展,推动国产自主芯片上车.
六、采用国际标准和国外先进标准情况,与国际、国外同类标准水平的对比情况,国内外关键指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况尚无.
七、在标准体系中的位置,与现行相关法律、法规、规章及相关标准,特别是强制性标准的协调性本标准符合国家有关法律、法规和相关强制性标准的要求,与现行的国家标准、行业标准相协调.
八、重大分歧意见的处理经过和依据尚无.
九、标准性质的建议说明本标准为中国汽车工程学会标准,属于团体标准,供学会会员和社会自愿使用.
十、贯彻标准的要求和措施建议严格按照本标准提出的功能测试方法,对试验人员进行理论学习和操作培训,保证检测方法操作的准确性.
十一、废止现行相关标准的建议无.
十二、其他应予说明的事项无.
标准起草工作组2020年12月24日(注:具体内容可以结合项目本身撰写,如不涉及的可填写无)