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标准解读：纯电动乘用车车规级芯片系列标准正式发布！
2021-10-09 19:52:48· 来源：中国汽车工程学会标准
2021年9月24日，由中国汽车芯片产业创新战略联盟、电动汽车产业技术创新战略联盟联合提出，北京国家新能源汽车技术创新中心有限公司牵头联合行业力量编制的纯电
2021年9月24日，由中国汽车芯片产业创新战略联盟、电动汽车产业技术创新战略联盟联合提出，北京国家新能源汽车技术创新中心有限公司牵头联合行业力量编制的纯电动乘用车车规级芯片系列团体标准发布。该系列标准规范了车规级芯片的一般要求、车规级控制芯片及通讯芯片功能安全要求及测试方法、基于中国道路气候环境下典型功能试验方法、汽车芯片整车道路及环境舱试验方法，填补了国内相应领域标准空白，为芯片企业和Tier1/整车企业在上述方面提供了规范统一的技术依据。该系列标准可促进芯片行业与汽车行业的技术互通互信，推动中国自主芯片的产业创新生态发展，为加快国产自主芯片上车提供标准支撑。9项CSAE标准名称分别为：
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1
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纯电动乘用车车规级芯片一般要求
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T/CSAE 222-2021
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2
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纯电动乘用车控制芯片功能安全要求及测试方法
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T/CSAE 223-2021
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3
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纯电动乘用车通讯芯片功能安全要求及测试方法
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T/CSAE 224-2021
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4
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纯电动乘用车控制芯片功能环境试验方法
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T/CSAE 225-2021
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5
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纯电动乘用车通讯芯片功能环境试验方法
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T/CSAE 226-2021
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6
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纯电动乘用车控制芯片整车环境舱试验方法
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T/CSAE 227-2021
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7
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纯电动乘用车通讯芯片整车环境舱试验方法
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T/CSAE 228-2021
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8
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纯电动乘用车控制芯片整车道路试验方法
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T/CSAE 229-2021
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9
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纯电动乘用车通讯芯片整车道路试验方法
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T/CSAE 230-2021
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01、标准起草单位及主要起草人
起草单位:
北京国家新能源汽车技术创新中心有限公司、南京芯驰半导体科技有限公司、中国科学院微电子研究所、中国电子技术标准化研究院、紫光同芯微电子有限公司、奇瑞新能源汽车股份 有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、北京经纬恒润科技股份有限公司、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、北京国科天迅科技有限公司、北京经济技术开发区国创芯联汽车芯片技术研究中心。
主要起草人：
原诚寅、邹广才、刘英、雷黎丽、王向东、刘潇、张祥、佟子谦、王云、郝炳贤、菅端端、殷梦迪、何明、刘 琳、关鹏辉、吴倩、邵亮、秦子豪、王松、孙磊、魏斌、郭志强、 张鑫、刘琳、周宏伟、唐锋、刘跃斌、 马如斌、田辉、章友京、张万之、杨东、俞婷婷、陈凝、徐竞、沙文瀚、刘泉镇、单晓艳、张洪硕、刘分良、张绍勇、肖利华、范绍军、郭守金、乔旷怡、 李策、田辉、张鑫。
02、标准主要内容
一、《纯电动乘用车车规级芯片一般要求》
《纯电动乘用车车规级芯片一般要求》标准以车规芯片为研究对象，基于其在纯电动乘用汽车应用场景、环境条件、电磁兼容环境，以及汽车电子行业惯例约束的使用要求，映射半导体集成电路在全生命周期上的一般要求，以及需要遵循的管理机制。其他车型在经过任务剖面和环境剖面分析后，可参考执行。
该标准首次提出“车规级芯片”定义，包括两个组成部分：“芯片”本征特征定义和汽车应用特征定义。一方面是定义芯片，是指集成电路。即：将若干电路元件不可分割地联在一起，并且在电气上互连，以致就规范、试验、贸易和维修而言，被视为不可分割的一种电路，对芯片的定义是借用已经非常成熟的半导体行业的标准定义；一方面是定义“车规级”，是指符合上车应用质量、可靠性、功能安全要求的一组能力集合，随着汽车行业的发展和应用，该方面的定义会继续扩充。比如：信息安全、非预期功能安全等。在车规级芯片定义基础上，继续增补芯片特征功能信息，形成各类具体应用的车规级芯片定义。比如对控制、通讯功能的描述后，形成对车规级控制芯片、车规级通讯芯片的定义。
本标准首次提出“车规级芯片”定义，该定义的结构具有可扩展性；该标准作为车规级芯片的一般性要求，基于车规全生命周期（设计、制造、封测、应用），对功能安全、环境适宜性、可靠性、质量一致性、标识、包装、运输、存储进行规定；同时，引导出同时期新增的系列试验方法标准，在通过基于应力失效的AECQ100系列试验后，再进行新增与车端应用相关的试验。
二、《纯电动乘用车控制芯片功能安全要求及测试方法》、《纯电动乘用车通讯芯片功能安全要求及测试方法》
《纯电动乘用车控制芯片功能安全要求及测试方法》、《纯电动乘用车通讯芯片功能安全要求及测试方法》2项标准针对新能源汽车关键系统用控制芯片及通讯芯片的功能安全测试提出了方法和要求。传统芯片厂对芯片的功能安全测试方法更多采用仿真方式，以及脱离实际应用场景的测试方法，这种测试方式无法预估芯片在系统应用负载后（即芯片在实际应用中）的表现。
本测试规范针对芯片在特殊应用场景下的功能安全性能进行测试，用故障注入的方式模拟芯片真实发生的故障，对芯片的安全架构和安全机制进行评测。测试环境与芯片的真实使用环境尽量接近，从而为整车厂和零部件厂商提供芯片的适用依据和参考。同时，本测试规范还对基于SEooC开发的芯片是否满足特定应用的功能安全要求提供了证据。
从内容上看，本规范主要包含以下几个部分（控制芯片和通讯芯片测试规范结构基本一致）：
-范围，规范性引用文件，术语和定义，一般要求；
-功能安全要求
-功能安全测试方法
-附录A（资料性）控制芯片典型失效模式示例
-附录B（资料性）控制芯片故障注入方法示例
三、《纯电动乘用车控制芯片功能环境试验方法》、《纯电动乘用车通讯芯片功能环境试验方法》
《纯电动乘用车控制芯片功能环境试验方法》和《纯电动乘用车通讯芯片功能环境试验方法》2项标准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，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。但以上2项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AEC Q100系列标准要求的前提下进行。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。
以上2项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。功能集合的定义主要参照《SAE J1879-2014 汽车用半导体器件鲁棒性验证手册》第5部分“MISSION PROFILE/VECHICLE REQUIREMENTS”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ISO 26262-11:2018 《Road vehicles — Functional safety —Part 11:Guidelines on application of ISO26262 to semiconductors》4.2 Dividing a semiconductor component in parts的内容，做进一步拆解。
本标准提出的功能测试方法具有良好的使用性、覆盖性。包括试验前准备、环境条件定义、芯片模式及功能定义、技术要求、试验方法。
四、《纯电动乘用车控制芯片整车环境舱试验方法》、《纯电动乘用车通讯芯片整车环境舱试验方法》、《纯电动乘用车控制芯片整车道路试验方法》、《纯电动乘用车通讯芯片整车道路试验方法》
目前针对车规级芯片的选择主要是依据芯片功能性，对于芯片搭载实车的可靠性并没有能力进行全面的评测。整车汽车业只对搭载了芯片的控制器零部件进行相关的测试，测试遵循GB/T 28046《道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验》，并无针对控制器内部搭载的控制芯片进行相关试验的方法，尤其是没有针对芯片搭载整车进行试验的方法。
以上4项标准从车规级芯片实际应用的角度出发，基于整车测试环境，对车规级芯片数据采集提供了方法和指导，为整车企业基于整车测试控制芯片提供了依据和参考。车规级芯片整车搭载匹配试验规范包含两类主要芯片和两种试验场景，芯片包含整车控制芯片和整车通讯芯片，试验场景包含整车道路试验和整车环境舱环境模拟试验。不同的芯片在相同的试验场景中试验方法也是基本相同的。
在整车道路试验场景中，试验规范包含以下几个部分内容：
-范围，规范性引用文件，术语和定义
-试验条件
-试验车辆准备
-试验方法
-数据采集要求
-试验数据处理
-试验报告
-附录A（规范性）芯片功能模块列表
-附录B（规范性）耐久工况试验说明
-附录C（规范性）记录表
在整车环境舱环境模拟试验场景中，试验规范包含以下几个部分内容：
-范围，规范性引用文件，术语和定义
-试验条件
-试验车辆准备
-试验方法
-数据采集要求
-试验数据处理
-试验报告
-附录A（规范性）CLTC-P循环
-附录B（规范性）芯片功能模块列表
-附录C（规范性）记录表
以上标准中包含的整车试验方法均为整车试验常规试验方法，试验方法内容和芯片功能具有强相关性或直接相关性，在试验过程中最重要的一个环节是芯片数据采集部分的工作，获取的芯片数据可以对应车辆试验工况进行芯片性能评估。
数据采集系统功能架构图
上图是芯片数据采集系统的功能架构图，主要是通过控制器车载以太网口获取芯片内寄存器工作时候的状态信息。将芯片状态信息和车辆工况信息、试验环境信息同时域处理，以获取芯片性能及可靠性相关数据，以此对芯片搭载整车实际运行情况进行评价。
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