Wraz z przyspieszeniem rozwoju elektroniki samochodowej, chipy samochodowe stały się ważną częścią technologii elektroniki samochodowej. Chipy samochodowe odgrywają ważną rolę w bezpieczeństwie jazdy i kontroli pojazdów w branży motoryzacyjnej, dlatego wymagania dotyczące niezawodności są bardzo wysokie. Aby mieć pewność, że chipy samochodowe wytrzymają testy w różnych trudnych warunkach, należy przeprowadzić testy środowiskowe niezawodności. Testowanie środowiska niezawodności polega na przetestowaniu chipa w pewnym trudnym środowisku, aby zapewnić jego zdolność do działania i długoterminową stabilność w tym środowisku. Thekomora do testów środowiskowych w symulowanym środowisku (komora do testów środowiskowych niezawodności)jest jednym z ważnych urządzeńtesty środowiskowe niezawodności. Komora testowa może symulować różne trudne warunki podczas jazdy pojazdu, takie jak wysoka temperatura, niska temperatura, wysoka wilgotność, niska wilgotność, wibracje i inne warunki, a także testować niezawodność chipów samochodowych za pomocą rygorystycznych metod testowania. Dzięki testom środowiskowym niezawodności chipy stosowane w pojazdach można kompleksowo przetestować i ocenić, aby zapewnić ich niezawodność i stabilność.
Elektronika samochodowa jest na ogół droższa. Jednym z głównych powodów jest zastosowanie komponentów elektronicznych klasy samochodowej. Ale jakiego rodzaju komponenty elektroniczne są urządzeniami klasy motoryzacyjnej? Przyjrzyjmy się najpierw różnicom pomiędzy zastosowaniem komponentów elektronicznych w samochodach a zastosowaniem ogólnej elektroniki użytkowej.
Wymagania środowiskowe
Temperatura: Elektronika samochodowa ma stosunkowo szerokie wymagania dotyczące temperatury pracy podzespołów. Istnieją różne wymagania w zależności od różnych miejsc instalacji, ale generalnie są one wyższe niż wymagania dla produktów cywilnych (mówi się, że AEC Q100 usunął stopień 0 -70 w wersji H. Wymagania temperaturowe, ponieważ żaden produkt motoryzacyjny nie może mieć tak niskich wymagań).
Przykład:
Wokół silnika: -40 stopień -150 stopień ;
Kabina pasażerska: -40 stopień -85 stopień;
Produkty cywilne: 0 stopień -70 stopień .
Inne wymagania środowiskowe: wilgotność, pleśń, kurz, woda, EMC i szkodliwa erozja gazowa itp. są często wyższe niż wymagania produktów elektroniki użytkowej.
wibracje, wstrząsy
Kiedy samochód pracuje w poruszającym się środowisku, wiele produktów będzie narażonych na większe wibracje i uderzenia. Wymóg ten może być znacznie wyższy niż w przypadku produktów umieszczanych w domu.
niezawodność
Aby zilustrować wymagania niezawodnościowe samochodów, wyjaśnię to w inny sposób:
1. Projektowany okres użytkowania: Projektowany okres użytkowania samochodów osobowych wynosi około 15 lat i 200000 kilometrów, czyli znacznie dłużej niż wymagania dotyczące trwałości produktów elektroniki użytkowej.
2. Przy tych samych wymaganiach dotyczących niezawodności, im więcej komponentów i połączeń składa się z systemu, tym wyższe są wymagania dotyczące niezawodności komponentów. Obecnie poziom elektroniki w samochodach jest bardzo wysoki. Od układu napędowego po układ hamulcowy zainstalowana jest duża liczba urządzeń elektronicznych, a każde urządzenie składa się z wielu elementów elektronicznych. Jeśli potraktujemy je po prostu jako zależność szeregową, to aby zapewnić, że cały pojazd osiągnie znaczną niezawodność, wymagania stawiane każdej części układu są bardzo wysokie. Dlatego wymagania dotyczące części samochodowych są często wyrażane w jednostkach PPM (w milionach). jedna część) do opisania.
Wymagania spójności
Obecnie samochody weszły w fazę masowej produkcji. W ciągu roku można wyprodukować setki tysięcy samochodów, dlatego wymagania dotyczące stałej jakości produktu są bardzo wysokie. We wczesnych latach było to dość trudne w przypadku materiałów półprzewodnikowych.
Przecież spójność dyfuzji i innych procesów w produkcji półprzewodników jest trudna do kontrolowania. Wydajność wytwarzanych produktów jest łatwa do dyskrecji. Na początku można było to osiągnąć jedynie poprzez starzenie i badania przesiewowe. Obecnie, dzięki ciągłemu doskonaleniu procesów, spójność została znacznie poprawiona. Spójność jakości jest także największą różnicą pomiędzy wieloma lokalnymi dostawcami a dostawcami o międzynarodowej renomie. W przypadku skomplikowanych produktów motoryzacyjnych absolutnie niedopuszczalne jest, aby komponenty o złej konsystencji powodowały zagrożenie bezpieczeństwa całego pojazdu.
Przyjrzyjmy się innym wymaganiom:
Proces produkcji
Chociaż części samochodowe stale rozwijają się w kierunku miniaturyzacji i lekkości w porównaniu z produktami konsumenckimi, wymagania dotyczące procesów produkcyjnych produktów samochodowych można złagodzić pod względem objętości i zużycia energii. Ogólnie rzecz biorąc, stosuje się większe opakowania, aby zapewnić wystarczającą wytrzymałość mechaniczną i zgodność z procesami produkcyjnymi głównych dostawców branży motoryzacyjnej.
Cykl życia produktu
Choć w ostatnich latach ceny produktów motoryzacyjnych są stale obniżane, samochody są w dalszym ciągu towarem trwałym i kosztownym, a podaż części posprzedażowych musi być utrzymywana przez długi czas. Jednocześnie opracowanie części samochodowej wymaga wielu prac weryfikacyjnych, a praca weryfikacyjna spowodowana wymianą komponentów jest również ogromna. Dlatego też firmy produkujące pojazdy i dostawcy części również muszą utrzymywać stabilne dostawy przez długi czas.
norma
Z tego punktu widzenia spełnienie wymagań produktów motoryzacyjnych jest rzeczywiście skomplikowane, a powyższe wymagania dotyczą części samochodowych (dla elementów elektronicznych jest to system). Przekształcenie wymagań w komponenty elektroniczne staje się bardzo trudne. Aby rozwiązać ten problem, oczywiście pojawiły się pewne standardy, a bardziej uznanymi są standardy AEC:
Wymagania AEC Q100 dotyczące aktywnych komponentów urządzenia
Wymagania AEC Q200 dla komponentów pasywnych (urządzeń dodatnich).
Oczywiście myślę, że wiele osób powie również, że istnieje wiele standardów korporacyjnych dla producentów OEM. Ale chcę także podzielić się moim zrozumieniem w tej kwestii. Producent OEM, dla którego wcześniej pracowałem, ma odpowiednie standardy ogólnych wymagań dotyczących niezawodności, ale ocenia kompletny komponent motoryzacyjny (system złożony z komponentów elektronicznych), a nie bezpośrednio skupia się na komponentach elektronicznych tworzących te komponenty. (rezystory, kondensatory, tranzystory, chipy itp.). Chociaż jego wymagania można wykorzystać jako punkt odniesienia przy wyborze komponentów niższego poziomu, nadal są one bardzo nieodpowiednie do testowania komponentów elektronicznych.
Weryfikacja przepisów dotyczących pojazdów
W mojej poprzedniej pracy nieuniknione było używanie komponentów elektronicznych, które nie posiadały certyfikatu AEC Q100/200. Wielu pracowników fabryki samochodów chciałoby przeprowadzić weryfikację niezawodności, aby sprawdzić, czy spełnia ona przepisy dotyczące pojazdu.
Osobiście uważam, że ta metoda nie jest zbyt skuteczna, ponieważ te badania są jedynie badaniami niezbędnymi, ale niewystarczającymi. Można go użyć jedynie do odmówienia dostępności urządzenia, a nie do potwierdzenia, że można z niego korzystać.
Powód jest prosty: wielkość próby jest zbyt mała, a badane elementy nie są wystarczające. W przypadku komponentów produkowanych w dużych ilościach, takich jak półprzewodniki, testowanie małej liczby próbek w celu określenia ich niezawodności jest bardzo zawodne. Tutaj możemy również przyjrzeć się głównym elementom testów certyfikacyjnych przeprowadzonych przez AEC Q100, czyli widać różnicę.
Który standard jest bardziej wymagający?
Przepisy samochodowe czy przepisy przemysłowe – które z nich mają wyższe wymagania? Powszechnie uważa się, że standardowa kolejność wysokich i niskich wartości to przemysł wojskowy > motoryzacja > przemysł > elektronika użytkowa. Ale osobiście nie mogę w pełni zaakceptować tego zamówienia. Przemysł to bardzo szeroki obszar, a napotykane środowiska i wymagania dotyczące niezawodności są również bardzo różne. Można sobie wyobrazić, że wymagania dotyczące niezawodności dużego sprzętu przemysłowego nigdy nie będą niższe niż wymagania samochodu. (Na przykład kluczowe wyposażenie dużej elektrowni), a jednocześnie surowość środowiska może znacznie przekraczać wymagania samochodów. Nie można po prostu powiedzieć, że wymagania regulacyjne w przemyśle są niższe niż w przypadku samochodów.
Wady stosowania części przeznaczonych do samochodów
Żaden wybór nie może mieć samych zalet i żadnych wad. Jakie są wady stosowania podzespołów elektronicznych standardowych w samochodach?
Przede wszystkim jest drogi, ma wysokie wymagania systemowe, wysokie koszty rozwoju i weryfikacji oraz niską wydajność, co sprawia, że koszt jest znacznie wyższy niż w przypadku elektroniki użytkowej. Stosunkowo wysoki próg skutkuje także większą premią ze sprzedaży.
Drugą wadą jest to, że wybór jest trudny. Każdy, kto zajmuje się elektroniką, wie, że obecnie podzespołów elektronicznych jest dość dużo. Istnieje wiele rozwiązań dla produktów o tej samej funkcji, a złożoność może się znacznie różnić. Czasami jednak, aby spełnić wymagania przepisów samochodowych, trzeba zrezygnować z niektórych wysoce zintegrowanych produktów. plan.
Kolejną oczywistą wadą jest to, że niektóre produkty są zapóźnione technologicznie, a duża ilość prac weryfikacyjnych wpływa na szybkość wprowadzania nowych produktów na rynek. Jednocześnie ogólna strategia wprowadzania produktu na rynek przez producentów chipów polega na czekaniu z wprowadzeniem produktu na rynek, aż dojrzeje rynek elektroniki użytkowej. na rynek samochodowy. Przykładowo w 2013 roku w opracowanym przez redaktora produkcie wykorzystano procesor ARM Cortex A9. Był to wówczas w zasadzie najlepszy produkt na rynku motoryzacyjnym, jednak procesor ARM Cortex A57 nie był rzadkością na rynku konsumenckim.
Jakie ryzyko wiąże się ze stosowaniem w samochodzie podzespołów elektronicznych niestandardowych?
Zagadnienie to jest naprawdę złożone i należy je oceniać pod wieloma względami:
1. Mimo że produkt nie uzyskał odpowiedniego certyfikatu, wydajność i niezawodność produktu faktycznie odpowiadają wymaganiom, co zostało również zweryfikowane w dużej liczbie zastosowań. W takim przypadku ryzyko jest stosunkowo niewielkie.
2. To bardzo ważny punkt, czyli powiązania pomiędzy komponentami i systemami. Na wydajność i niezawodność systemu składają się komponenty elektroniczne wyższego poziomu, więc przy tej samej konstrukcji produkty wykorzystujące komponenty niestandardowe będą zdecydowanie gorsze. Jednak dobry projekt może zmniejszyć wymagania dotyczące wydajności komponentów. Jeśli środki zabezpieczające są dobrze zaprojektowane, a awaria komponentu ma niewielki wpływ na system, możliwe jest użycie komponentów niestandardowych dla samochodów w celu uzyskania lepszych produktów.
Ze względu na ograniczenia obecnej technologii i procesów, nie każdy element elektroniczny, który należy zastosować w samochodach, może spełniać tzw. Przepisy dotyczące pojazdów. Aby jednak móc realizować określone funkcje w samochodzie, należy użyć tych komponentów. Sytuację tę można podzielić na dwie kategorie:
A. Ta funkcja ma wysokie wymagania bezpieczeństwa i nie można akceptować odchyleń.
Przykład: funkcja E-CALL dla połączeń alarmowych. Aby zapewnić tę funkcję, w urządzeniu musi być zainstalowana bateria zapasowa. Funkcja ta jest związana z bezpieczeństwem życia i zgodnie z oceną ASILI (ISO26262) niektórych firm wymagane jest osiągnięcie poziomu B.
Wiemy też, że akumulatorom bardzo trudno jest utrzymać wysoką wydajność w temperaturze -40 stopni. Dlatego rozwiązaniem niektórych firm jest owinięcie akumulatora drutem oporowym i podgrzewanie go w niskich temperaturach, aby zapewnić wydajność. W tej chwili nie jest on kwalifikowany według standardów pojedynczego komponentu, ale jako zespół części może spełnić standardowe wymagania producenta samochodu. . Pokazuje to również związek pomiędzy standardami korporacyjnymi producenta OEM a standardami komponentów.
B. Funkcja ta z reguły nie wiąże się z bezpieczeństwem, dlatego można rozważyć zaakceptowanie odstępstw
Takich jak ekran LCD systemu rozrywki. Możliwe wyświetlanie zmniejszonej reakcji i wydajności optycznej w niskich temperaturach. Ale ta sytuacja zostanie zaakceptowana przez część kadry inżynierskiej.
3. Niektórzy „odważni” i nieostrożni ludzie mają pewne pomysły, takie jak obniżenie kosztów lub uzyskanie lepszej wydajności, a chcą jedynie zweryfikować ich działanie i dokładność na podstawie niewielkiej liczby próbek w krótkim czasie. Niezawodność, w tym przypadku mogę tylko powiedzieć, że wszystko w przyszłości będzie zależeć od charakteru, nikt nie wie, co się stanie.