｜車用控制晶片關鍵技術

摘要：台灣IC設計公司在一般3C控制晶片蓬勃發展，然而在汽車IC產業的市佔率卻非常有限。若掌握關鍵技術及應用，我國在車用控制晶片可開發的空間極大。本文首先介紹車用控制晶片與一般控制晶片之技術差異，另外也針對車用安全性技術與車用可靠性技術將作進一步探討。在車用安全性技術方面，本文將介紹ISO26262的車用晶片安全性設計技術，在可靠性設計方面，則將介紹美國三大車廠發起之AEC-Q100可靠性測試技術。

Abstract: Taiwan's IC companies usually have a lot of market share in 3C product, but in automotive market, the market share is very limited. If we can get the key technology in automotive IC, there is a big opportunity in the automotive electronics market. In this article, we introduce "what’s the difference between automotive IC and 3C IC? " , automotive reliability test, and automotive safety design. In automotive safety design, we introduce ISO26262 which is related to the safety design for automotive IC. In automotive reliability test, we introduce AEC-Q100 reliability test which represented the preferred qualification document for Chrysler, Delco Electronics, and Ford.

關鍵詞：車用控制晶片、車用數位晶片、車用可靠度測試、車用安全性設計、數位晶片、可靠度測試、安全性設計、AEC-Q100、ISO-26262

Keywords：Automotive control chip, Automotive Digital IC, Automotive Reliability Test, Automotive Safety Design, Digital IC, Reliability Test, Safety Design, AEC-Q100, ISO-26262

前言
全球車用電子在2010年預計有1700億美元的規模，但我國廠商在其中佔有的比例不到2%，因此若掌握關鍵技術及應用，我國在車用電子市場可開發的空間極大。根據Strategy Analysis的預估，每輛新車使用汽車電子半導體晶片產品金額，將從每車500美元，成長到2013年 750美元，且生產有逐漸往亞洲移動之趨勢。

中國汽車電子的產值成長率將達全球第一，故以大陸為跳板，進軍國際將是國內汽車電子之策略。目前3C電子產業成長邁入成熟期，車用電子及晶片產業是未來成長的希望，國內應大量鼓勵車用電子及晶片產業發展，本文主要是在介紹車用控制晶片關鍵技術，以期讓大家對車用控制晶片相關關鍵技術有進一步的了解。

從3C進入車用之關鍵技術
隨著中國大陸汽車電子與台灣汽車產業近年的蓬勃發展，車用IC產業可開發的空間也越來越大，但要從3C IC設計進入車用IC並沒這麼簡單，以下先列出車用IC與3C IC的關鍵技術點與現況：

1. 對晶園廠而言，車規製程和3C製程在光罩上的處理、製程機器選擇和製程掌控等有一些不同，但以Designer的角度來看，車規IC與3C IC所使用的Digital，Analog，SRAM/ROM library並無不同。
2. 車規IC的Flash要求較高，其和3C Flash製程有所不同。台灣TSMC 車規Flash已通過AEC-Q100 grade 1等級。
3. 車規IC對可靠性的要求較高，一般車規IC都會要求通過AEC-Q100的測試，AEC-Q100有41項測試項目，從晶園製造、封裝、設計、環境應力、製程監管等都有所規範。以確保所生產IC的可靠性。
4. 3C IC Defect在數百DPPM以上通常都是可接受的，但在車規IC其defect要求為趨近0DPPM，此為進入車規IC的一個重要門檻，AEC-Q100和AEC-Q004，提供了Zero defect相關的一些技術 。
5. 一般3C IC對安全性的處理較不重視，但車用IC強調高安全性，車用IC所採用之通訊介面LIN、CAN Bus都有針對安全性作一些額外處理，此外，其電路內部對Safety亦有一些額外的需求。相關技術可以參考ISO-26262。

在了解車用IC之後，本文將從技術和非技術兩個面向來探討3C IC廠商進入車用IC產業的機會。

非技術部分：
先前台灣車用IC環境並不成熟，導致廠商需要發揮額外的人力和時間去處理相關問題。但隨著經濟部有計畫的推動，可減少台灣車用IC環境不成熟的問題，有助於減少廠商的開發時間。且隨著新興市場崛起和車用系統模組化的趨勢，亦有助於減少車廠壟斷所建立的進入門檻。

車用市場投資回報和3C市場產業的計算方式不同，3C市場的生命週期較短、價格隨時間下降很快，而車用IC的壽命長，且價格隨時間變化較小，所以若把時間拉長，車用IC整體市場報酬並不一定比3C還小。另外，雖然車用IC大都少量多樣，但車用處理器佔37%，為最大宗車用IC元件，也是車用ECU的關鍵元件，為發展車用IC的廠商可以著墨之處。

另外令3C IC廠商難以進入車用市場的原因之一，是因為賠償可能會無限上綱，針對此問題，深入瞭解後事實上並沒想像中那麼嚴重。一般車用電子市場可區分為原廠和後裝市場(After market)兩種。原廠要求嚴格，後裝市場要求則低很多。即使是原廠市場，由於IC廠商對原廠而言一般也是Tier 2以上的供應商，當真的出問題被要求賠償時，從原廠、Tier1， Tier2， 開始攤提，當到Tier 2時所要賠償可能已剩下不多。此外車用電子有分很多區塊，若擔心人身安全建議可以先從車體相關的車用電子開始發展。如車窗、倒車雷達、空調、胎壓感測元件等。

除卻賠償問題，要進入車用市場可能還會被要求通過TS-16949，而TS-16949的認證門檻之一是需要成為車商的供應商，由於目前台灣車用電子模組廠有些已經作的不錯，有些還是原廠的Tier 1供應商，故IC Design house可以先尋找台灣車用電子模組廠商合作取得TS-16949的認證，此外台灣也已有一些公司在協助TS-16949認證，故取得TS-16949認證已不像想像中的困難。

技術部分：
目前TSMC已經能夠提供車用IC製程，對想進入車用IC的Design house可以說是一項福音；目前也有一些台灣封測廠商已取得TS-16949的認證，所以想進入車用IC領域的基本環境要求已算克服。而在IC設計方面，現在的問題主要與安全性及可靠性等設計技術相關。

針對High quality/Safety design相關技術，目前國際大廠正在制訂車用安全規格（ISO-26262），目前Draft version已經出來，最後版本預計在今年底前應該也會出來。Designer可以依據此規格來進行安全性相關的設計。而針對IC可靠度和~0DPPM，可以參考AEC-Q100、AEC-Q004的測試標準，此測試標準由3大車廠所發起，為進入車用IC重要的參考文件。

另外，目前工研院配合經濟部智慧綠能電子/車電關鍵技術計畫，正在努力建立和打通國內測試環境與設備，希望可以建立AEC-Q100 Virtual platform，以協助國內廠商解決AEC-Q100測試等相關問題，相信亦會對車用IC相關技術會有幫助。