随着當前國(guó)内汽車MCU "平替"浪潮的發展，越來(lái)越多的國(guó)内芯片設計(jì)公司正在逐步進軍車規MCU設計(jì)領域，希望能夠在汽車進入新能源與智能網聯的大(dà)時代背景下取得(de)一席之地。與成熟的工(gōng)業和消費級MCU市場相(xiàng)比，車規MCU是一個全新的領域，因爲新的需求和應用場景的出現，對汽車MCU的要求也大(dà)幅提升（這也是爲什麽将其稱爲車規）。

經過上百年(nián)的發展，汽車産業形成了非常成熟的設計(jì)、研發和制造體(tǐ)系。然而，在這個體(tǐ)系中，龐大(dà)而複雜的供應鏈體(tǐ)系讓後來(lái)者很難在最初的階段就(jiù)全面了解汽車産業鏈的整體(tǐ)情況，尤其是對自(zì)身(shēn)所在細分(fēn)領域産品的定義，很難準确識别需求以及需求背後的原因。

相(xiàng)比于直接面向終端市場的主機(jī)廠(chǎng)OEM和知名品牌車企，消費者對一級供應商（Tier1）的了解甚少，而芯片設計(jì)公司更處在難以被察覺的上遊（Tier2）地位。正因如(rú)此，在越來(lái)越電子化的汽車産業鏈中，芯片企業承擔了更多的工(gōng)作(zuò)，但(dàn)卻與真實的客戶需求越來(lái)越遠(yuǎn)。由于對終端應用了解不足，在芯片市場調研和産品規格定義階段，往往會與最終應用産生(shēng)一定的脫節，導緻上市後無法很好地适應應用需求的情況。

筆者現針對汽車安全領域的話(huà)題，探討(tǎo)了車規芯片爲什麽滿足了AEC-Q100這麽嚴苛的标準，同時還(hái)需要滿足功能安全。

當前中國(guó)的汽車市場正經曆着從(cóng)功能車到智能車的轉型浪潮。一些整車企業或供應鏈汽車，如(rú)華爲、小鵬、特斯拉，正在推動汽車智能化水平的快(kuài)速提升，對傳統汽車形态的定義産生(shēng)了深遠(yuǎn)影(yǐng)響。

通過各種智能化的加持，無論是智能座艙還(hái)是自(zì)動駕駛，都(dōu)讓汽車變得(de)更加聰明。例如(rú)，小鵬G6的最新發布，XNGP定義了全新的“通勤模式”，讓交通變得(de)更智能，提升了乘員(yuán)的出行安全性。基本的輔助駕駛功能LCC，可(kě)以讓車輛(liàng)保持到道路(lù)标線内居中行駛。同時，當有大(dà)型車輛(liàng)貼近或者切入自(zì)車前方時，系統會提示危險并輔助駕駛員(yuán)适當減速，提高駕駛員(yuán)的安全感。此外，盡管更高等級的自(zì)動駕駛汽車（L3+）目前還(hái)沒有真正意義上的量産車問(wèn)世，但(dàn)相(xiàng)關法規已經陸續出台，相(xiàng)信未來(lái)可(kě)期。

如(rú)今，智能網聯汽車的出現，将數字平台搬到了汽車上，增加了四個輪子，可(kě)以控制車輛(liàng)在路(lù)上跑，可(kě)以輔助駕駛員(yuán)開車，這是一項前所未有的變革，爲人(rén)們提供了巨大(dà)的福利。然而，随之而來(lái)的一個問(wèn)題是，我們所熟悉的數字平台在工(gōng)作(zuò)過程中，難免會出現故障或缺陷。如(rú)果這些故障出現在普通的消費電子産品上，可(kě)能隻會導緻功能失效，但(dàn)對人(rén)員(yuán)本身(shēn)沒有太大(dà)的危害。但(dàn)對于汽車這種主打安全的汽車來(lái)說(shuō)，出現不可(kě)預期的故障可(kě)能會導緻各種道路(lù)事(shì)故，嚴重影(yǐng)響駕駛人(rén)及乘員(yuán)的人(rén)身(shēn)安全，産生(shēng)巨大(dà)的社會影(yǐng)響。

以汽車MCU爲例，該器件(jiàn)在實現諸如(rú)ACC、AEB等車輛(liàng)ADAS功能時，容易發生(shēng)故障。如(rú)CPU計(jì)算指令的錯誤或延遲，直接影(yǐng)響ADAS控制器（ECU)對底盤發出刹車指令的有效性和及時性，在分(fēn)秒之間，就(jiù)可(kě)能因爲未能及時識别MCU故障，可(kě)能導緻嚴重的整車危害。此外，如(rú)果是汽車模塊或者其他(tā)駕駛場景下，也會有其他(tā)各種的危害事(shì)件(jiàn)。

通過上述所述，我們可(kě)以看(kàn)出，對于功能實現至關重要的關鍵器件(jiàn)，例如(rú)汽車MCU，其安全性、故障檢測能力和設計(jì)能力直接影(yǐng)響到終端用戶的安全。同時，從(cóng)市場和終端用戶的角度來(lái)看(kàn)，對汽車MCU芯片研發企業提出了更高的要求，即需滿足汽車芯片的功能安全性。

在當下的時代背景下，汽車MCU作(zuò)爲汽車各個系統的關鍵器件(jiàn)，受到了國(guó)産替代的重點關注。一些具備研發能力的主機(jī)廠(chǎng)開始進軍自(zì)研車規MCU芯片領域，同時也有一些主機(jī)廠(chǎng)選擇與國(guó)内芯片設計(jì)公司合作(zuò)，定制生(shēng)産他(tā)們所需的芯片産品。這既是一個機(jī)遇，也是一個巨大(dà)的挑戰。爲了确保芯片的成功，并最終保證商業上的成功，那些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，即功能安全。

在汽車電子産品應用中，芯片故障可(kě)以從(cóng)兩個宏觀維度進行分(fēn)類：一是由于汽車芯片設計(jì)漏洞或錯誤實現所引入的人(rén)爲系統性故障，二是由于芯片老化和電子遷移等事(shì)件(jiàn)導緻的随機(jī)硬件(jiàn)失效故障。爲了解決這兩類故障，汽車安全芯片設計(jì)企業必須嚴格遵循ISO26262功能安全标準。該标準建立了一整套風(fēng)險分(fēn)類體(tǐ)系，并提供了基于汽車安全完整性等級（ASIL）的方法論指導，從(cóng)流程和技術(shù)角度指導如(rú)何降低電氣和電子故障所造成的潛在危險。

在芯片設計(jì)層面，功能安全是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，新增了FUSA驗證（如(rú)通過FPGA工(gōng)具執行仿真驗證），fusa分(fēn)析（如(rú)失效模式分(fēn)析，診斷分(fēn)析等）及fusa實現（如(rú)通過後端插入TMR等安全機(jī)制）的内容。

以上每個階段的流程是緊密集成的，通過有效的實施，可(kě)以實現以下目标：

1.  實現追溯性和安全要求的合規，降低上遊客戶的顧慮

2.  減少開發工(gōng)作(zuò)量

3.  提升設計(jì)的魯棒性

在具體(tǐ)的故障防護機(jī)制設計(jì)中，功能安全标準同樣要求滿足一些量化指标，如(rú)SPFM、LFM和PMHF。這些指标需要在芯片層級和IP層級均得(de)到遵守并可(kě)追溯。

針對系統性失效，通常使用DFMEA方法來(lái)識别各種可(kě)能的設計(jì)失效，并提出相(xiàng)應的設計(jì)預防和探測措施，以避免問(wèn)題芯片的産生(shēng)。其中，DFMEA的重要作(zuò)用是通過結構化方法，幫助設計(jì)團隊識别和解決實際錯誤或潛在錯誤源頭。

對于随機(jī)硬件(jiàn)失效，結合各種安全分(fēn)析和DFA分(fēn)析，能夠全面覆蓋随機(jī)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）和故障容忍（fault tolerance）措施，不僅僅限于以上的簡要說(shuō)明的内容，實際項目開發要遵循完整的流程去(qù)執行和落地。

如(rú)今，盡管完全無人(rén)駕駛的智能網聯汽車尚未實現，但(dàn)對于輔助駕駛和其他(tā)相(xiàng)關應用，我們可(kě)以看(kàn)到車規電子器件(jiàn)對于提升駕駛安全性和舒适性的重要性。車規級功能安全芯片爲實現這些功能的安全運行提供了系統保障。因此，确保這些芯片設計(jì)符合質量、可(kě)靠性和安全性要求，将有助于打造更智能、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(kē)技正在繼續進軍車規功能安全MCU領域。在确保産品可(kě)靠性的基礎上，芯海科(kē)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安全體(tǐ)系的建設。針對智慧座艙、人(rén)機(jī)交互、車載PD快(kuài)充、電池管理(lǐ)、車身(shēn)控制、駕駛安全等應用場景，實現系列化汽車MCU芯片的研發和市場開拓。