2023汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會 || 泰瑞達馮水忠：車規(guī)芯片測試的發(fā)展
以“鏈啟芯程·智造未來”為主題的“2023汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會暨全球汽車電子博覽會”，由廣東省工業(yè)和信息化廳、深圳市工業(yè)和信息化局、中國能源汽車傳播集團指導(dǎo)，《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(yè)領(lǐng)袖峰會的高端定位，全面助力產(chǎn)業(yè)間深度融合與創(chuàng)新，推動上下游產(chǎn)業(yè)鏈伙伴攜手合作，共同構(gòu)建具有全球競爭力的汽車科技創(chuàng)新新生態(tài)。
峰會現(xiàn)場，多領(lǐng)域、多視角開展的20場特色活動，囊括主峰會、技術(shù)研討、項目路演、專業(yè)展覽、交流盛宴等，匯聚政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、投等多個產(chǎn)業(yè)圈層，圍繞全球及中國汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)熱點展開交流，峰會重點聚焦新技術(shù)、新趨勢，深入剖析汽車半導(dǎo)體各細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)，近百個精彩紛呈的演講，共同呈現(xiàn)出一幅專業(yè)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(guī)級芯片專場”，泰瑞達上海有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理馮水忠，做了題為《車規(guī)芯片測試的發(fā)展》的精彩演講。以下內(nèi)容為現(xiàn)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?wù)務(wù)麄€中國的車規(guī)半導(dǎo)體以后的發(fā)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，F(xiàn)T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(guī)芯片在測試這一塊的發(fā)展。
泰瑞達上海有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理 馮水忠
首先看目前車規(guī)市場的概況。兩個維度，第一汽車能源結(jié)構(gòu)，這張圖可以看得非常清楚，傳統(tǒng)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(guī)芯片的重中之重。發(fā)展趨勢進本從L1一直到L5，隨著芯片迭代，芯片的制程復(fù)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(yè)往前跑。
總之，傳統(tǒng)的能源型汽車和純電汽車，半導(dǎo)體含量的部分會越來越多，而且車規(guī)芯片增長勢必會驅(qū)動整個行業(yè)發(fā)展。5G，AI和 車載芯片是最近幾年引領(lǐng)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的三大方向，車規(guī)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(jié)構(gòu)發(fā)展方向來看，由分布式 ECU 向域控制/中央集中架構(gòu)方向發(fā)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(tǒng)的汽車一般都是以ECU為主體的分布式結(jié)構(gòu)，當(dāng)下的電車都是以功能域即根據(jù)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(wǎng)和 CANFD（CAN with Flexible Data-Rate）相連，在功能域基礎(chǔ)上，為進一步降低成本和增強協(xié)同，出現(xiàn)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(xiàn)分布式處理，在每一個區(qū)域都具有著非常大量的內(nèi)容，而他們之間是通過一些先進的協(xié)議去做的，這種發(fā)展趨勢可以細(xì)分一下。傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)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(jù)自己的區(qū)域去設(shè)計的，所以同步、垂直孤島式開放，需要非常多的供應(yīng)商支持。整合統(tǒng)一化做得非常的弱，也不利于整個車芯片往前發(fā)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(qū)域接入+中央計算保證了整車架構(gòu)的穩(wěn)定性和功能的擴展性，新增的外部部件可以基于區(qū)域網(wǎng)關(guān)接入，硬件的可插拔設(shè)計支持算力不斷提升，充足的算力支持應(yīng)用軟件在中央計算平臺迭代升級。
半導(dǎo)體元器件在整個車上，無論從架構(gòu)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(guī)級芯片年復(fù)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(yīng)巡航，L3是有條件的自動駕駛，L4能實現(xiàn)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(tǒng)的車廠，以主機廠為導(dǎo)向，但從測試的角度看，復(fù)雜度還不是太高，到L2測試相對難一些，復(fù)雜度設(shè)計可能只有6到8倍，但到了L3、L4，會發(fā)現(xiàn)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(yè)級的芯片設(shè)計公司去做這個事，而且測試的復(fù)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(guī)市場將會影響整個半導(dǎo)體行業(yè)。其中考量車規(guī)芯片最重要的一個指標(biāo)就是質(zhì)量。為什么是質(zhì)量第一位？人的生命擁有是第一位的。這些車規(guī)芯片為什么要求質(zhì)量這么高？一個案例，2015年，日本一家安全氣囊的公司出現(xiàn)問題，讓相關(guān)企業(yè)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(xù)還有很多賠償。所以，不能在質(zhì)量上犯任何錯誤，特別是安全等級越高的產(chǎn)品，基本上是毀滅級的，所以質(zhì)量是第一位。怎么做到質(zhì)量第一位？可能需要同仁包括一些行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)去規(guī)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(shù)文檔論證的時候，就要考慮很多因素，比如產(chǎn)品的封裝形式、電壓范圍、溫度范圍，包括產(chǎn)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(shè)計的時候，要考慮更多的東西。每一個節(jié)點必須遵守行業(yè)三大標(biāo)準(zhǔn)：功能安全驗證ISO26262，測試規(guī)范認(rèn)證AECQ100，覆蓋整個鏈路的質(zhì)量體系認(rèn)證TS/ISO16949。
行業(yè)的趨勢和挑戰(zhàn)有哪些？首先，車載電子產(chǎn)品普及率大幅提高：看看中國的發(fā)展就知道，特別是從18年到現(xiàn)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(chǎn)品；每個芯片的測試項目數(shù)量和復(fù)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(shè)置，還要求芯片的算力很高，儀表板顯示控制臺演變?yōu)橛嬎銠C化神經(jīng)中樞；兼容性和開放架構(gòu)的需求：車載網(wǎng)絡(luò)必須可擴展，支持多個系統(tǒng)和設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)需要聚合能力，汽車制造商需要開放架構(gòu)；線束限制：汽車制造商尋求成本更低的布線方式；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求：車載技術(shù)必須滿足嚴(yán)格的法規(guī)，可靠性、溫度、最低功耗，標(biāo)準(zhǔn)更加細(xì)化嚴(yán)格，更寬廣度和深度；最后是傳輸帶寬挑戰(zhàn)：更多數(shù)據(jù)需要更高的傳輸速率，例如以太網(wǎng)，V2X和OTA，
芯片質(zhì)量由三個因素決定：故障模型質(zhì)量，故障覆蓋率和環(huán)境缺陷的激活條件，考慮到這些因素，目標(biāo)是將缺陷降低至 0 DPPM。車規(guī)芯片要求測試產(chǎn)品規(guī)格書列出所有項目都必須覆蓋。除此之外車規(guī)芯片都需要進行三溫測試，跟不同溫度環(huán)境下的表現(xiàn)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(shù)推動，且必須考慮成本和質(zhì)量。在擁擠的賽道中盡快把產(chǎn)品上市。因此也會帶來一些思考：新技術(shù)的可靠性好不好？包容性強不強？測試和研發(fā)的速度能不能快速銜接，產(chǎn)品的數(shù)據(jù)鏈路怎么打通？泰瑞達在這個行業(yè)做得比較久的，永遠(yuǎn)是技術(shù)優(yōu)先，我們在整個行業(yè)，特別是在海外這個行業(yè)，有很多專業(yè)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(jīng)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(guī)芯片數(shù)字市場MCU，包括SOC、ADAS、智能駕艙，top8的基本上都有一些產(chǎn)品在用，其中5個，大部分都是用泰瑞達的產(chǎn)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(chǎn)。
泰瑞達怎么做車規(guī)級芯片的測試？
從生態(tài)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(tǒng)（Titan），是針對AP處理器，可以做到424個工位并行測試，產(chǎn)出非常高，高通等一些大廠已經(jīng)在用了。滿足客戶成本和質(zhì)量的平衡，既能保持質(zhì)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(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷在哪。在最早的階段就是CP階段發(fā)現(xiàn)并篩除，這樣減少后面的損耗。還有減少對后續(xù)生產(chǎn)力提升的影響，產(chǎn)品必須是保質(zhì)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(shè)計，這個都是相輔相成的，最后才能得到一個極致的產(chǎn)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(shù)字：既能滿足單site的大數(shù)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(tài)響應(yīng)穩(wěn)定，靜態(tài)供電精準(zhǔn)
易學(xué)習(xí)：統(tǒng)一的IG-XL的編程環(huán)境，確保工程師快速上手大數(shù)字，高功率，易學(xué)習(xí)。
主要依托于以下的設(shè)計：
? 全新測試頭容納2X以上密度的測試資源
? IGXL 軟件架構(gòu)完全向上兼容
? 擴大3x 應(yīng)用電路面積（1600 cm2），確保工位間的走線高度一致性的硬件設(shè)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(gòu)提高運算效率
? 可升級基礎(chǔ)架構(gòu)，可以延長設(shè)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(shù)字資源，Q12達到6K的數(shù)字資源。同時考慮實際應(yīng)用中考慮電源的使用，Q6能提供900A的負(fù)載能力，Q12最多可以提供1900A的負(fù)載能力。綜合產(chǎn)品的需求，都可以靈活選擇相應(yīng)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(shù)字板卡
? 高密度，單板卡支持512個數(shù)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(xiàn)不同向量測試
? 專有的、基于硬件的協(xié)議感知能力
? 獨立的非確定性收發(fā)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(gòu)實現(xiàn)“0” 開銷數(shù)據(jù)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(zhǔn)確，穩(wěn)定的資源為芯片核心供電： 64通道@5A
? 業(yè)界頂尖的動態(tài)響應(yīng)能力（<55 mv@2560A）
? 400uV 6 Sigma 靜態(tài)電壓精度
? 單板提供320A的供電能力
? 板級并聯(lián)實現(xiàn)2560A的巨大的供電能力
? 自動軟件報警能力，確保測試質(zhì)量
? 電流雙鉗位功能，保證上電安全和毛刺檢測功能
? 可調(diào)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(tài)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(chǎn)出）
高性能，高密度轉(zhuǎn)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(zhǔn)電壓基準(zhǔn) 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(yīng)用開發(fā)模板,大幅度加速程序開發(fā)
? 測試向量同步控制保證精密的時序以及可重復(fù)性
? 單板卡無繼電器即可保證128工位同步測試
開發(fā)環(huán)境也是泰瑞達產(chǎn)品的有一大優(yōu)勢，IG-XL 軟件是專為質(zhì)量和兼容性而打造。如果你熟悉Windows，熟悉Excel，開發(fā)任務(wù)非常簡單，基本上這個軟件已經(jīng)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(xué)這個軟件，你到了現(xiàn)在，15年以后你累計的經(jīng)驗是對你有幫助的。VLSI調(diào)研得出IGXL被客戶評價最佳用戶體驗軟件。IG-XL基礎(chǔ)庫可重復(fù)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(chǎn)業(yè)到650臺裝機。
最后再強調(diào)一點，就是生態(tài)不只是測試鏈路的生態(tài)，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(shù)墻，能讓DFT工程師直接通過EDA的軟件在測試機上調(diào)試，加快向量迭代和數(shù)據(jù)收集。快速找出芯片中發(fā)生的事情，調(diào)試時間大大縮短。需要數(shù)周時間才能解決的問題可以在數(shù)小時內(nèi)解決，尤其是需要在不同時區(qū)進行遠(yuǎn)程調(diào)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(chǎn)生態(tài)不用去擔(dān)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(dǎo)體非?；钴S的城市，都會對應(yīng)的支持團隊。
謝謝大家。
