車載毫米波雷達對高質量集成電路的要求

2020-11-26 電子發燒友

車載毫米波雷達對高質量集成電路的要求

Roger Keen 發表於 2020-06-02 14:23:46

作者：Roger Keen，恩智浦汽車雷達業務總監

隨著新一代乘用車越來越依靠毫米波雷達技術來提高駕駛員和乘客的安全，留給這些先進安全系統的誤差容限變得越來越小。然而，作為主動安全系統核心的毫米波雷達微控制器（MCU），所服務的子系統和應用卻日益複雜，而且經常要在惡劣的環境條件下工作，這進一步將毫米波雷達電子器件的誤差容限壓縮至極限。

比如說，在炎熱的夏天，汽車怠速運轉時，負責控制自動緊急制動（AEB）系統的雷達MCU溫度會逐漸升高——當這輛汽車加速時，板上冷卻結構件會散熱，同時AEB功能不能出現任何延遲。該系統必須立即運行起來，對不斷變化和充滿挑戰的行車條件做出實時響應。即使撇開反應滯後或系統故障帶來的安全隱患不談，雷達系統發生故障時，至少也需要進行繁重的車輛維修，從而對客戶滿意度造成負面影響。

為避免發生這類問題，MCU本身、MCU製造工藝和包含MCU的目標子系統必須具備儘可能高的質量。接下來，本文將闡述影響毫米波雷達MCU質量的幾個因素，以及恩智浦等行業領先企業採用的改進機會。

了解客戶用例

作為主動安全系統的「大腦」，毫米波雷達MCU需要在任何情況下都能始終如一地提供準確的數據。在電子元器件層面，恩智浦已經展示了，間歇性系統故障是如何在MCU內部被有效緩和的：冗餘的內核與內存存儲庫可以確保最大程度的數據完整性。一個內核上執行的計算會由其他內核加以驗證，決策樹會做出相應的仲裁。MCU所在的子系統中通常會構建類似的冗餘機制，從而幫助在多個層上識別並消除錯誤，以防錯誤傳播到其他車載系統。

取得這一成果的關鍵要素在於，我們要非常深入細緻地了解客戶用例，推斷並重建客戶測試用例和軟體功能的參數，最終對MCU進行驗證，確保能夠在這些精準用例中發揮作用。對客戶用例了解得越多，我們越能有效地構建驗證和測試套件，從而在各種工況下充分測試我們的系統。客戶的啟動順序是什麼？各個內核的利用率有多少？它們運行哪些指令？對這些問題的理解有助於充分測試MCU、分析結果數據並將該數據反饋到自己的開發工作流程，確保下一代產品不斷升級。

供應商管理和協作質量改進

在管理晶片製造合作夥伴，保障和提高MCU質量方面，恩智浦堅信這樣一條原則：「信任是必須的，但驗證也是必要的。」恩智浦自身具備豐富的晶圓廠運營經驗，能夠篩選出具備最嚴格流程紀律水平的供應商。多年以來的技術沉澱也讓我們具備引導供應商完成任何必要流程改進的能力。

這要求供應商從高級管理層到工程部門保持緊密的協作和溝通，同時能夠理解恩智浦將深入參與到測試、驗證和技術表徵階段，有需要時我們將隨時介入。早在啟動生產流程之前，我們就會在目標晶圓廠生產線上測試產品，界定差異性，根據需要定製工藝，並努力做好必要的工作，以實現出色的工藝一致性，從而最大程度減少影響MCU質量的因素。

溝通與透明

當供應商出現質量問題，需要全面而透明地儘快得到解決時，恩智浦自身的製造專業知識也會派上用場。我們與供應商保持密切合作，快速採取行動，問題一經發生便立刻識別，迅速加以控制並進行必要的根本原因分析。當出現問題時，恩智浦擁有完善的處理流程：關閉對應的生產線，儘可能地將問題限制在最小的材料子集內。

同樣重要的是，恩智浦會及時主動地將這些製造問題告知客戶。當檢測到質量缺陷時，我們不考慮「可接受的閾值」，不接受產品可以發生幾次故障這樣的慣例，而是直接亮起紅燈。我們這樣做的目的是儘早溝通和修復問題，以避免受影響的器件影響到最終客戶。在這方面，我們藉助了一個非常詳細全面的溯源系統，讓我們能夠跟蹤每個MCU從生產到交付的整個過程。

持續改進質量

質量性能通常以百萬分率（PPM）指標來衡量，即一百萬器件中的缺陷器件數量，這是業界的共識。當然，最終目標是將百萬缺陷率降至零，但大批量生產難以做到一點。

恩智浦在所有內部和外部工廠都推行持續質量改進文化。這體現了我們希望滿足並超越客戶質量預期的決心，正如我們常說的，卓越的品質是一段徵程，而不是終點。在這段徵程中，我們可以自豪地說，自2013年開始ADAS大規模生產以來，我們的PPM指標已經優化了60%以上，這便是恩智浦不斷追求的進步。

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