车辆所能做的比十年前要多得多。如今的现代化连接车辆有许多方便的功能,从车道偏离警告到自动刹车和自动停车功能。在这个数字化的新时代,我们的汽车需要大量的软件与现有的硬件协同工作,这些硬件为我们的许多汽车的重要功能提供动力。

随着持续不断的汽车创新,汽车芯片(系统芯片)设计师必须确保他们的设计满足必要的要求,以生产越来越聪明,但更可靠的车辆,在其漫长的寿命期间。

汽车的主板设计所需的四个关键功能是可靠性、功能安全性(FASA)、质量和安全性。继续阅读,了解如何汽车芯片设计师可以解决这些领域。

优化汽车性能以提高可靠性

今天的现代化车辆预计将运行超过15年,所以内部的SOCS应该在更长的时间内交付可靠的性能。影响汽车芯片耐久性的因素有几个,包括过程和电压的变化,老化引起的磨损故障,热效应,电迁移(EM),静电放电(ESD),以及能源变化等环境问题。为了确保车辆的可靠性,设计师必须符合关键的汽车行业标准:EC-Q100。这就要求每一个汽车芯片在设计阶段都要进行应力测试,以验证汽车系统是否能够承受其可能在恶劣条件下运行。

影响系统控制系统可靠性的问题需要在系统控制系统层面以创新的解决方案加以解决。例如,设备的老化必须通过考虑到应力温度、应力电压、寿命和开关活动来检验,这就是所谓的'任务配置图'。一个很好的静态时序分析解决方案彻底和准确地分析了任务的轮廓。此外,自动设计鲁棒性分析和优化技术对于识别容易发生过程变化或电压变化的电池至关重要,以防止定时故障。

设计师还必须考虑信号和电池级的EM,以保证系统的可靠性。半导体工艺铸造厂将指定设计必须满足的具体信号EM要求,包括平均电流、RMS和峰值电流。在设计中精确建模、提取和计算通过导线的电流是正确电磁分析的必要组成部分。为了确定各种运行和负载条件下的最大频率,必须在库描述过程中对单元级EM进行建模。

此外,可以利用芯片监控器来降低定向性能的工作电压。这可能导致降低电压和温度对设备的压力,这将最终提高一个单输出电路的寿命。作为额外的奖励,连续的路径----------------------------监测还通过提供宝贵的分析,优化了系统控制系统的性能。

加强功能安全

汽车芯片制造商必须遵循具体的指导方针,以确保安全关键设备有资格在车内运行。汽车电子产品安全风险的两个潜在来源包括电磁效应和硬件故障或系统故障如不正确的实现或故障导致的硅老化。为了降低故障的安全风险,汽车芯片制造商必须遵循ISO26262功能安全标准,该标准提供了一系列的指南,对车辆使用的安全关键设备进行了认证。ISO26262的实际应用形式是汽车安全完整性水平,这是一个由标准界定的风险分类系统,旨在减少电气和电子系统中的故障。

功能安全--涉及功能安全--是减少危害方法的一个组成部分。作为rtl--gds流程的一部分,不同的FSA阶段确保了车辆的安全性,并带来了三种好处:对安全合规的信心、通过减少工程努力的生产率,以及通过增加周转时间和提高功率、性能和面积(PPA)来提高效率。

此外,硬件架构指标(例如:在为车辆设计故障安全硬件时,必须密切跟踪。为了解决随机故障,在依赖性故障分析(DFA)的帮助下,在IP、子系统和单级故障诊断分析(FMEDA)起着预防作用。可追溯性、设计失效模式和效果分析等技术是解决系统故障的关键。这些指标将有助于识别和解决设计中的错误,以提高车辆遵守功能安全准则。

解决质量最高的缺陷

从潜在缺陷和工艺变异到工艺污染物,各种因素都可能影响芯片设计和汽车SOCS的质量。当设计通过测试阶段时,可能会出现严格数量的可接受缺陷。在设备的整个生命周期中,必须继续进行测试,以确保没有太多的关键缺陷。

然而,随着这种持续的测试,汽车芯片制造商现在必须面对的障碍是:

· 时间: 测试程序可以是劳动密集和耗时的。

· 费用: 彻底测试芯片的成本越来越高。

· 空间: 多个监控实例和测试设计(DFT)占据了很多房地产。

一个全面的测试方案对于应对这些挑战至关重要。这包括有效的先进故障建模工具、先进的压缩和缺陷驱动的内存测试、高效实现的先进工具以及生成实时分析的芯片监控。

维护汽车安全

虽然安全性是所有行业都关注的问题,但车辆上的芯片可能具有生死攸关的含义。用于应用程序升级的新的在线(OTA)软件更新只是车辆潜在弱点领域的一个例子。除了ISO26262功能安全标准外,汽车芯片制造商还必须遵守 安全组织/SAE214-34道路车辆-网络安全工程 ,提供下列架构,以保障车辆免受恶意攻击:

· 持续的网络安全监测

· 视项目而定的网络安全管理

· 道路车辆产品开发概念和开发后阶段的网络安全

· 相关风险评估方法

· 持续的网络安全活动

· 安保管理

在车辆使用寿命期间,汽车制造商必须制定程序,保护车辆免受不断变化的网络安全破坏。实现这一目标的几种方法包括抗攻击设计,如属性检查、模拟和规则检查,以及物理上的不一致功能(PUFS)、反程序设计、逻辑锁定和水印。最后,对攻击的硅前模拟可以区分漏洞,并确认缓解措施是成功的。

随着汽车业务组设计师继续开发和提高软件定义车辆的先进功能,使这些功能的芯片满足可靠性、安全性、质量和安全要求,使我们的道路更加安全,我们的车辆更加智能,这一点至关重要。