車輛所能做的比十年前要多得多。如今的現(xiàn)代化連接車輛有許多方便的功能,從車道偏離警告到自動剎車和自動停車功能。在這個數(shù)字化的新時代,我們的汽車需要大量的軟件與現(xiàn)有的硬件協(xié)同工作,這些硬件為我們的許多汽車的重要功能提供動力。

隨著持續(xù)不斷的汽車創(chuàng)新,汽車芯片(系統(tǒng)芯片)設(shè)計師必須確保他們的設(shè)計滿足必要的要求,以生產(chǎn)越來越聰明,但更可靠的車輛,在其漫長的壽命期間。

汽車的主板設(shè)計所需的四個關(guān)鍵功能是可靠性、功能安全性(FASA)、質(zhì)量和安全性。繼續(xù)閱讀,了解如何汽車芯片設(shè)計師可以解決這些領(lǐng)域。

優(yōu)化汽車性能以提高可靠性

今天的現(xiàn)代化車輛預(yù)計將運行超過15年,所以內(nèi)部的SOCS應(yīng)該在更長的時間內(nèi)交付可靠的性能。影響汽車芯片耐久性的因素有幾個,包括過程和電壓的變化,老化引起的磨損故障,熱效應(yīng),電遷移(EM),靜電放電(ESD),以及能源變化等環(huán)境問題。為了確保車輛的可靠性,設(shè)計師必須符合關(guān)鍵的汽車行業(yè)標準:EC-Q100。這就要求每一個汽車芯片在設(shè)計階段都要進行應(yīng)力測試,以驗證汽車系統(tǒng)是否能夠承受其可能在惡劣條件下運行。

影響系統(tǒng)控制系統(tǒng)可靠性的問題需要在系統(tǒng)控制系統(tǒng)層面以創(chuàng)新的解決方案加以解決。例如,設(shè)備的老化必須通過考慮到應(yīng)力溫度、應(yīng)力電壓、壽命和開關(guān)活動來檢驗,這就是所謂的"任務(wù)配置圖"。一個很好的靜態(tài)時序分析解決方案徹底和準確地分析了任務(wù)的輪廓。此外,自動設(shè)計魯棒性分析和優(yōu)化技術(shù)對于識別容易發(fā)生過程變化或電壓變化的電池至關(guān)重要,以防止定時故障。

設(shè)計師還必須考慮信號和電池級的EM,以保證系統(tǒng)的可靠性。半導(dǎo)體工藝鑄造廠將指定設(shè)計必須滿足的具體信號EM要求,包括平均電流、RMS和峰值電流。在設(shè)計中精確建模、提取和計算通過導(dǎo)線的電流是正確電磁分析的必要組成部分。為了確定各種運行和負載條件下的最大頻率,必須在庫描述過程中對單元級EM進行建模。

此外,可以利用芯片監(jiān)控器來降低定向性能的工作電壓。這可能導(dǎo)致降低電壓和溫度對設(shè)備的壓力,這將最終提高一個單輸出電路的壽命。作為額外的獎勵,連續(xù)的路徑----------------------------監(jiān)測還通過提供寶貴的分析,優(yōu)化了系統(tǒng)控制系統(tǒng)的性能。

加強功能安全

汽車芯片制造商必須遵循具體的指導(dǎo)方針,以確保安全關(guān)鍵設(shè)備有資格在車內(nèi)運行。汽車電子產(chǎn)品安全風險的兩個潛在來源包括電磁效應(yīng)和硬件故障或系統(tǒng)故障如不正確的實現(xiàn)或故障導(dǎo)致的硅老化。為了降低故障的安全風險,汽車芯片制造商必須遵循ISO26262功能安全標準,該標準提供了一系列的指南,對車輛使用的安全關(guān)鍵設(shè)備進行了認證。ISO26262的實際應(yīng)用形式是汽車安全完整性水平,這是一個由標準界定的風險分類系統(tǒng),旨在減少電氣和電子系統(tǒng)中的故障。

功能安全--涉及功能安全--是減少危害方法的一個組成部分。作為rtl--gds流程的一部分,不同的FSA階段確保了車輛的安全性,并帶來了三種好處:對安全合規(guī)的信心、通過減少工程努力的生產(chǎn)率,以及通過增加周轉(zhuǎn)時間和提高功率、性能和面積(PPA)來提高效率。

此外,硬件架構(gòu)指標(例如:在為車輛設(shè)計故障安全硬件時,必須密切跟蹤。為了解決隨機故障,在依賴性故障分析(DFA)的幫助下,在IP、子系統(tǒng)和單級故障診斷分析(FMEDA)起著預(yù)防作用?？勺匪菪?、設(shè)計失效模式和效果分析等技術(shù)是解決系統(tǒng)故障的關(guān)鍵。這些指標將有助于識別和解決設(shè)計中的錯誤,以提高車輛遵守功能安全準則。

解決質(zhì)量最高的缺陷

從潛在缺陷和工藝變異到工藝污染物,各種因素都可能影響芯片設(shè)計和汽車SOCS的質(zhì)量。當設(shè)計通過測試階段時,可能會出現(xiàn)嚴格數(shù)量的可接受缺陷。在設(shè)備的整個生命周期中,必須繼續(xù)進行測試,以確保沒有太多的關(guān)鍵缺陷。

然而,隨著這種持續(xù)的測試,汽車芯片制造商現(xiàn)在必須面對的障礙是:

· 時間: 測試程序可以是勞動密集和耗時的。

· 費用: 徹底測試芯片的成本越來越高。

· 空間: 多個監(jiān)控實例和測試設(shè)計(DFT)占據(jù)了很多房地產(chǎn)。

一個全面的測試方案對于應(yīng)對這些挑戰(zhàn)至關(guān)重要。這包括有效的先進故障建模工具、先進的壓縮和缺陷驅(qū)動的內(nèi)存測試、高效實現(xiàn)的先進工具以及生成實時分析的芯片監(jiān)控。

維護汽車安全

雖然安全性是所有行業(yè)都關(guān)注的問題,但車輛上的芯片可能具有生死攸關(guān)的含義。用于應(yīng)用程序升級的新的在線(OTA)軟件更新只是車輛潛在弱點領(lǐng)域的一個例子。除了ISO26262功能安全標準外,汽車芯片制造商還必須遵守?安全組織/SAE214-34道路車輛-網(wǎng)絡(luò)安全工程 ,提供下列架構(gòu),以保障車輛免受惡意攻擊:

· 持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測

· 視項目而定的網(wǎng)絡(luò)安全管理

· 道路車輛產(chǎn)品開發(fā)概念和開發(fā)后階段的網(wǎng)絡(luò)安全

· 相關(guān)風險評估方法

· 持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)安全活動

· 安保管理

在車輛使用壽命期間,汽車制造商必須制定程序,保護車輛免受不斷變化的網(wǎng)絡(luò)安全破壞。實現(xiàn)這一目標的幾種方法包括抗攻擊設(shè)計,如屬性檢查、模擬和規(guī)則檢查,以及物理上的不一致功能(PUFS)、反程序設(shè)計、邏輯鎖定和水印。最后,對攻擊的硅前模擬可以區(qū)分漏洞,并確認緩解措施是成功的。

隨著汽車業(yè)務(wù)組設(shè)計師繼續(xù)開發(fā)和提高軟件定義車輛的先進功能,使這些功能的芯片滿足可靠性、安全性、質(zhì)量和安全要求,使我們的道路更加安全,我們的車輛更加智能,這一點至關(guān)重要。