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改善道路安全性 ADAS SoC设计准则(二)

2020.10.26

  ISO 26262功能安全性标准

  从汽车产业的角度来看,2011年公布的ISO 26262功能安全性标准是相对最新的标准;该标准将电气和/或电子系统中的功能安全性纳入了路上的车辆,涉及安全性生命周期中的所有活动,例如安全性相关系统的设计与开发,还有被归类为独立安全单元(Safety-Elements-out-of-Context,SEooC)的SoC。

  ISO 26262标准提供了一种汽车专属的方法,以判定汽车安全完整性等级(Automotive Safety Integrity Levels,ASIL),并采取了多项措施来验证和确认所达到的安全等级。其目的是通过定义功能需求、采用严谨开发流程,以及利用包括故障注入(fault injection)、系统性分析和量测报告等在内的必要设计手段,将随机硬件故障可疑性降到最低。

  而因为ISO 26262不能专为某一款设备进行更改,所以IP供货商必须建立一套包含原则、流程、策略在内的安全性文化,并授权专门管理人员参与安全关键IP的开发。

  通过ISO 26262认证的IP安全套装(SafetyPackage)产品,包括整合的硬件安全性功能、验证计划、安全性计划、验证报告、安全性手册,以及失效模式效应和诊断分析 (Failure Mode Effect and Diagnostic Analysis,FMEDA)──能让SoC设计人员用以输入SoC等级FMEDA报告,从而加速其SoC的开发。

  将SoC和IP视为SEooC组件而进行的标准认证,是由SGS-T V SAAR等受产业界认可、从事产品与工艺审查、评估与核准的第三方产业认证机构来执行。

  AEC Q100标准提供的可靠性

  为了确保最高的可靠性,由汽车产业共同成立的汽车电子委员会(AEC)其下之零组件技术小组(Component TechnicalCommittee)制定了AEC Q100标准,以确保零组件质量能应用于严苛的汽车环境。AEC Q100标准定义了汽车产业供应链所认可的半导体SoC质量认证要求及测试方法指南。

  AEC Q100标准包含一套基于故障机制(failuremechanism)的压力测试,以及半导体供货商在不同的温度等级上对其SoC进行认证的多项条件,目的是通过一种经过加速的(与标准汽车使用情况相比)方法引发故障,从而确保高可靠性。

  尽管AEC Q100质量认证适用SoC等级的零组件,但IP供货商也可以通过对IP实施AECQ100测试,最大化其设计质量成功通过认证的可能性。对自己的IP执行AEC Q100测试并提供关键测试──例如加速环境压力测试、加速生命周期仿真测试、芯片制造可靠性测试,以及电气验证测试等──报告的IP供货商,证明他们可以满足汽车产业客户提出的严苛可靠性要求。

  而只有那些与领导级晶圆代工厂、半导体供货商和一级零组件供货商密切合作的IP供货商,才能帮助设计人员让他们开发的SoC能支持ADAS应用的车规温度与任务内容。

  ISO/TS 16949质量管理标准

  对于为ADAS SoC设计人员提供IP产品的IP供货商而言,另外一个十分关键焦点是满足汽车产业的质量要求。ISO/TS 16949质量管理标准适用于产品开发流程,为汽车产品定义了质量度量指针;该标准定义了一个实现持续改善的质量管理系统开发,强调汽车产业供应链中的缺陷预防和一致性。

  ISO/TS 16949质量管理标准适用生产客制化零组件的各种场所。支持汽车产品设计的设计中心和IP供货商,可以构成SoC设计/制造认证的一部分,但是无法获得独立的ISO/TS 16949认证。但因为SoC设计中心是整体ISO/TS 16949认证的一部分,所以选择对必备开发流程、最佳实践和质量规范拥有深刻理解并保证能完成和遵循开发流程的IP供货商,将可帮助设计工程师满足车用等级需求。

  德国汽车工业协会质量管理中心(VDA-QMC)判定,ISO/TS 16949认证是供货商进入汽车产业的入场券,VDA-QMC经理Heinz-Gunter Plegniere表示:「在超越一级/二级零组件供货商,并贯穿整个汽车产业的供应链上,对ISO/TS 16949标准的宣传并不完整,可见得我们需要有所行动。」

  需要满足ISO/TS 16949标准要求的设计人员,可以选择已经将其开发流程升级、且能为设计人员提供必备度量指标与证明材料的IP供货商,这些度量指针与证明材料包括质量手册、产品管理流程(ProductManagement Process,PMP)、用于归档和记录控制的程序、控制和档案保存的证明材料,以及支持等级等。

  总结

  IP供货商在汽车产业供应链中扮演了关键的角色,他们使新一代高性能ADAS SoC得以实现。基于视觉的SoC可以包含大量的第三方IP,以实现关键的嵌入式视觉、传感器融合、多媒体、安全性和先进链接等功能。尽管IP供货商已经在消费性、行动、PC和通讯应用等领域进入了半导体产业生态系统,但并非所有的IP供货商都能够支持严苛的车用等级要求。

  随着设计人员启动其下一代ADAS SoC项目,他们必须评估IP供货商是否具备提供ISO 26262安全性方案包的能力,该方案包括ISO 26262认证、AECQ 100测试和ISO/TS 16949质量管理和认证。勇于承诺并拥有可以满足汽车产业要求的资源的IP供货商,将有助于保证汽车SoC供货商、一级汽车零组件供货商和汽车原厂商的要求被成功满足,利用28奈米和16/14奈米FinFET等目标工艺技术达到ADAS SoC的功能性、性能、质量和可靠性等级。


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