2023汽車半導體生態峰會 || 泰瑞達馮水忠：車規芯片測試的發展

以“鏈啟芯程·智造未來”為主題的“2023汽車半導體生態峰會暨全球汽車電子博覽會”，由廣東省工業和信息化廳、深圳市工業和信息化局、中國能源汽車傳播集團指導，《中國汽車報》社主辦，愛集微承辦，于2023年9月26日至27日在深圳福田會議中心隆重召開。

本屆峰會堅持行業領袖峰會的高端定位，全面助力產業間深度融合與創新，推動上下游產業鏈伙伴攜手合作，共同構建具有全球競爭力的汽車科技創新新生態。

峰會現場，多領域、多視角開展的20場特色活動，囊括主峰會、技術研討、項目路演、專業展覽、交流盛宴等，匯聚政、產、學、研、用、投等多個產業圈層，圍繞全球及中國汽車半導體產業熱點展開交流，峰會重點聚焦新技術、新趨勢，深入剖析汽車半導體各細分領域的發展機遇和挑戰，近百個精彩紛呈的演講，共同呈現出一幅專業而全面的思維圖景。

其中，在9月26日舉辦的“汽車電子部件及車規級芯片專場”，泰瑞達上海有限公司業務經理馮水忠，做了題為《車規芯片測試的發展》的精彩演講。以下內容為現場演講實錄：

馮水忠：非常榮幸愛集微請我們來，大家有機會歡聚在一起，談談整個中國的車規半導體以后的發展。泰瑞達是專門做芯片測試解決方案的，整套流程都有，從測試的芯片CP，FT到SLT都有成熟的解決方案，今天我們從這個角度非常淺嘗即止的理解車規芯片在測試這一塊的發展。

泰瑞達上海有限公司業務經理 馮水忠

首先看目前車規市場的概況。兩個維度，第一汽車能源結構，這張圖可以看得非常清楚，傳統的能源汽車和混合動力汽車、純電汽車，雖然未來幾年汽車市場整體的增長只有2%,但是混合或純電動汽車的增長率可以達到16%，第二自動駕駛，其中ADAS芯片是所有車規芯片的重中之重。發展趨勢進本從L1一直到L5，隨著芯片迭代，芯片的制程復雜程度和測試需求也會隨之提高，這也會帶動整個汽車行業往前跑。

總之，傳統的能源型汽車和純電汽車，半導體含量的部分會越來越多，而且車規芯片增長勢必會驅動整個行業發展。5G，AI和 車載芯片是最近幾年引領半導體技術發展的三大方向，車規芯片中電子/電氣和自動駕駛又是主要的兩個因素。

電氣和電子化，怎么去看這個問題？從車的結構發展方向來看，由分布式 ECU 向域控制/中央集中架構方向發展，主要分為三種方式：分布式（模塊化→集成化）、 域集中（域控制集中→跨域融合）、 中央集中式（車載電腦→車-云計算）。傳統的汽車一般都是以ECU為主體的分布式結構，當下的電車都是以功能域即根據功能劃分的域控制器，最常見的是如博世劃分的五個功能域（動力域、底盤域、車身域、座艙域、自動駕駛域）。域控制器間通過以太網和 CANFD（CAN with Flexible Data-Rate）相連，在功能域基礎上，為進一步降低成本和增強協同，出現了跨域融合，即將多個域融合到一起，由跨域控制單元進行控制。從而將五個功能域（自動駕駛域、動力域、底盤域、座艙域、車身域）過渡到三個功能域（自動駕駛域、智能座艙域、車控域）。最終實現分布式處理，在每一個區域都具有著非常大量的內容，而他們之間是通過一些先進的協議去做的，這種發展趨勢可以細分一下。傳統的分布式架構帶來的弊端是什么？第一、ECU非常多，第二ECU單元線束非常多，非常長，而且不同的ECU單元，因為每個功能商都根據自己的區域去設計的，所以同步、垂直孤島式開放，需要非常多的供應商支持。整合統一化做得非常的弱，也不利于整個車芯片往前發展。不同的ECU框架平臺不一樣，OTA升級困難；但是中央計算平臺區域接入+中央計算保證了整車架構的穩定性和功能的擴展性，新增的外部部件可以基于區域網關接入，硬件的可插拔設計支持算力不斷提升，充足的算力支持應用軟件在中央計算平臺迭代升級。

半導體元器件在整個車上，無論從架構上還是占比趨勢上，基本上到2030年，可以占到一半。歸類到三大塊：ADAS，電氣，智能駕艙，智能語言。整個車規級芯片年復合增長率到2029年是16%，電氣化20%，ADAS 14%，娛樂通信這一塊是8%。

ADAS分為L1到L5五個階段，L1就是輔助，不叫自動。L2是部分自動，比如自適應巡航，L3是有條件的自動駕駛，L4能實現自動泊車和城市自動駕駛；L5就是終極理想，全方位自動駕駛。

在L1到L2或者L2+的時候，主要的玩家還是傳統的車廠，以主機廠為導向，但從測試的角度看，復雜度還不是太高，到L2測試相對難一些，復雜度設計可能只有6到8倍，但到了L3、L4，會發現玩家變了，非常高階的芯片玩家介入了，會有專門有一些專業級的芯片設計公司去做這個事，而且測試的復雜度不是一般，基本上是10~50倍的增減。

因此，今后5到10年，車規市場將會影響整個半導體行業。其中考量車規芯片最重要的一個指標就是質量。為什么是質量第一位？人的生命擁有是第一位的。這些車規芯片為什么要求質量這么高？一個案例，2015年，日本一家安全氣囊的公司出現問題，讓相關企業都付出巨大的代價：召回、罰款，而且影響時間長，從2002到2015年，后續還有很多賠償。所以，不能在質量上犯任何錯誤，特別是安全等級越高的產品，基本上是毀滅級的，所以質量是第一位。怎么做到質量第一位？可能需要同仁包括一些行業的標準去規定。這里簡要概述測試方面的需求，芯片從出生到最后售后，每個芯片從出生開始，做技術文檔論證的時候，就要考慮很多因素，比如產品的封裝形式、電壓范圍、溫度范圍，包括產品的晶體管的耐受力，還有一些存儲芯片回讀性等，這些都是前期能看到的；真正設計的時候，要考慮更多的東西。每一個節點必須遵守行業三大標準：功能安全驗證ISO26262，測試規范認證AECQ100，覆蓋整個鏈路的質量體系認證TS/ISO16949。

行業的趨勢和挑戰有哪些？首先，車載電子產品普及率大幅提高：看看中國的發展就知道，特別是從18年到現在，基本上過去十年翻了將近一番，還是比較保守的，有報告顯示，可能不止這么多；定制的IC取代通用產品；每個芯片的測試項目數量和復雜性不斷增長：包括剛剛說的攝像頭、診斷、ADAS信息娛樂等這種需求越來越多，還有自動駕駛，要滿足一些功能安全的時候，必須有一些非常冗余的電路設置，還要求芯片的算力很高，儀表板顯示控制臺演變為計算機化神經中樞；兼容性和開放架構的需求：車載網絡必須可擴展，支持多個系統和設備，網絡需要聚合能力，汽車制造商需要開放架構；線束限制：汽車制造商尋求成本更低的布線方式；行業標準要求：車載技術必須滿足嚴格的法規，可靠性、溫度、最低功耗，標準更加細化嚴格，更寬廣度和深度；最后是傳輸帶寬挑戰：更多數據需要更高的傳輸速率，例如以太網，V2X和OTA，

芯片質量由三個因素決定：故障模型質量，故障覆蓋率和環境缺陷的激活條件，考慮到這些因素，目標是將缺陷降低至 0 DPPM。車規芯片要求測試產品規格書列出所有項目都必須覆蓋。除此之外車規芯片都需要進行三溫測試，跟不同溫度環境下的表現決定了芯片的等級。為了能滿足這些需求芯片廠商需要采用新的技術推動，且必須考慮成本和質量。在擁擠的賽道中盡快把產品上市。因此也會帶來一些思考：新技術的可靠性好不好？包容性強不強？測試和研發的速度能不能快速銜接，產品的數據鏈路怎么打通？泰瑞達在這個行業做得比較久的，永遠是技術優先，我們在整個行業，特別是在海外這個行業，有很多專業的知識可以提供給本地的客戶分享，讓大家了解別人是怎么做的。

這里列了一下，目前泰瑞達已經有提供方案給到這些非常著名的頭部客戶。除了這些以外，下面還有很多。泰瑞達在整個車規芯片數字市場MCU，包括SOC、ADAS、智能駕艙，top8的基本上都有一些產品在用，其中5個，大部分都是用泰瑞達的產品，其中6個是用了最新的平臺，主要還是操作于SOC的芯片，一個大平臺。最邊上是泰瑞達的市場份額占比，占55%左右，AEC成員大部分芯片公司都有在泰瑞達平臺上量產。

泰瑞達怎么做車規級芯片的測試？

從生態鏈來看，從CT到FT，再到SLT，每個測試站點著重點是不一樣的。泰瑞達能做一個全覆蓋，從CP到FT到SLT，前幾年推出的SLT系統（Titan），是針對AP處理器，可以做到424個工位并行測試，產出非常高，高通等一些大廠已經在用了。滿足客戶成本和質量的平衡，既能保持質量，又能對成本有所提高，降本增效。

芯片測試對成本影響最大的就是要盡快發現產品的缺陷在哪。在最早的階段就是CP階段發現并篩除，這樣減少后面的損耗。還有減少對后續生產力提升的影響，產品必須是保質保量的，沒有任何測試問題的。通過測試，能不能反向推動前面的一些設計，這個都是相輔相成的，最后才能得到一個極致的產品。泰瑞達在2019年面向市場推出了一款最新的Soc測試平臺：ULtraFLEX Plus，具備三大特點：

大數字：既能滿足單site的大數字管腳需求還能兼顧多site的測試

高功率：單通道提供2560A的電流，動態響應穩定，靜態供電精準

易學習：統一的IG-XL的編程環境，確保工程師快速上手大數字，高功率，易學習。

主要依托于以下的設計：

? 全新測試頭容納2X以上密度的測試資源

? IGXL 軟件架構完全向上兼容

? 擴大3x 應用電路面積（1600 cm2），確保工位間的走線高度一致性的硬件設計

? 可降低50%多工位運算傳輸開銷的，全新的分布式處理器架構提高運算效率

? 可升級基礎架構，可以延長設備壽命

? 20-30% 更低的功耗

推出了三種配置：Q6(6個槽位)，Q12(12個槽位)和Q24（24個槽位），Q6最大可以擁有3K的數字資源，Q12達到6K的數字資源。同時考慮實際應用中考慮電源的使用，Q6能提供900A的負載能力，Q12最多可以提供1900A的負載能力。綜合產品的需求，都可以靈活選擇相應的配置。

針對市場的需求，泰瑞達推出了高性能的第三代資源組合：

UltraPin2200 +（高密度）

新一代數字板卡

? 高密度，單板卡支持512個數字通道

? 單板支持32組向量生成器適用于高并測試需求，不同site實現不同向量測試

? 專有的、基于硬件的協議感知能力

? 獨立的非確定性收發向量儲存器

? 高達57.6Gb 向量的16通道間任意分享測試向量深度

? PACE架構實現“0” 開銷數據處理

? 高精度PPMU(MV to ±1mV)，進行PerPin頻率,抖動以及時間延測量

UVS64 （大電流）

新一代大電流電源板卡

? 非常準確，穩定的資源為芯片核心供電： 64通道@5A

? 業界頂尖的動態響應能力（<55 mv@2560A）

? 400uV 6 Sigma 靜態電壓精度

? 單板提供320A的供電能力

? 板級并聯實現2560A的巨大的供電能力

? 自動軟件報警能力，確保測試質量

? 電流雙鉗位功能，保證上電安全和毛刺檢測功能

? 可調的上電斜率和AWG功能

UVS256-HP （多通道）

高密度、高度靈活的通用電源板卡

? 256通道每個儀器

? 靈活的合并能力

? 卓越的動態性能

? 低噪音

? 四象限電壓或電流源和測量

UVI264（更靈活）

高精度、高密度直流VI源

? 248個低壓通道:-2V~+8.5V@2A

? 16個高壓通道:-50V ~+90V@2A

? 靈活的通道合并

? 高精度差分測量單元（24 位ADC）

UltraCTO384 （高產出）

高性能，高密度轉換器測試選項

? 128個源通道，128個捕獲通道和128個參考通道

? 集成精密源校準電壓基準 最大偏置誤差: 75uV, 增益誤差 20ppm (~17 bit)

? 從直流線性度道交流噪聲的全套測試應用開發模板,大幅度加速程序開發

? 測試向量同步控制保證精密的時序以及可重復性

? 單板卡無繼電器即可保證128工位同步測試

開發環境也是泰瑞達產品的有一大優勢，IG-XL 軟件是專為質量和兼容性而打造。如果你熟悉Windows，熟悉Excel，開發任務非常簡單，基本上這個軟件已經超過了15年，20年了，保持15年以上的兼容性，假如你一開始就學這個軟件，你到了現在，15年以后你累計的經驗是對你有幫助的。VLSI調研得出IGXL被客戶評價最佳用戶體驗軟件。IG-XL基礎庫可重復使用, 在平臺移植過程中大大減少工程師的工作量。截止到目前，UltraFlex Plus整個產業到650臺裝機。

最后再強調一點，就是生態不只是測試鏈路的生態，還有前期跟EDA軟件的融合，通過portbridge測試跟EDA軟件做相互融合，打破DFT和測試技術墻，能讓DFT工程師直接通過EDA的軟件在測試機上調試，加快向量迭代和數據收集。快速找出芯片中發生的事情，調試時間大大縮短。需要數周時間才能解決的問題可以在數小時內解決，尤其是需要在不同時區進行遠程調試的問題。

泰瑞達與第三方合作廣，基本上市場上有的分選機，探針臺，各種治具品牌，都跟泰瑞有深度合作，一次整個量產生態不用去擔心，都能滿足需求，到這里我今天就講完了。大家感興趣可以來咨詢一下，泰瑞達在深圳也有點，特別在全國的是在半導體非常活躍的城市，都會對應的支持團隊。

謝謝大家。