1.汽车模拟类芯片介绍

首先我们来了解一下，到底什么是模拟芯片？与只能对离散数字信号进行算术和逻辑运算的数字芯片不同，模拟芯片是由电容、电阻、晶体管等组成的模拟集成电路，它可以将现实世界中的声音、光线、温度、压力等信息转换为电压或电流，实现电信号的放大、滤波、变换等功能。根据实际应用与功能，模拟类芯片主要分为以下几个类别：运算放大器/比较器、音频功率放大器、模拟开关、模数A/D和数模D/A转换芯片、电压基准芯片、逻辑芯片以及接口芯片。




以B级汽车为例，传统燃油车型模拟芯片的用量约在160颗，电动车型则需要多达400余颗，而C级电动车更是超过了650颗。
IC Insights数据显示，汽车是模拟芯片的第二大应用市场。在2022年车用模拟芯片需求已占到整个模拟芯片市场的24%左右，到2027年，单车模拟芯片的价值量将达到300美元，年复合增长率超过10%。除了汽车外，工业、能源、消费等领域也大量使用模拟芯片，其前景非常广阔。
全球汽车模拟IC市场中，德州仪器、ADI、英飞凌、NXP、安森美、瑞萨等有较强的竞争力。国内企业在车规类产品起步较晚，与国外相比，从产品丰富度到技术水平还普遍存在较大差距。
对于车载模拟芯片的未来，会朝着高集成度和高可靠性的市场趋势发展。为了提高设计的功率密度，主机厂和零部件供应商更倾向于使用更高集成度、功能更全的模拟IC。另外，高可靠性、高一致性一直是汽车行业追求的目标，芯片可靠性是国内模拟IC公司需要重点注重提高的方向。





2.运算放大器
运算放大器(0perational Amplifier，0p-amp)是一种交直流耦合、差模输入、通常为单端输出的高增益电压放大器，初期应用于加法、减法、微分和积分这些模拟运算电路中，可以实现信号放大和传输等功能。运放一般工作在线性区域内，运放是一种高增益、高输入电阻、低输出电阻的放大器。
运算放大器在车载的应用非常广泛，任何涉及到信号采样或反馈的地方都可能用到运算放大器。根据不同产品对运算放大器的不同要求，不同运算放大器之间的参数差异也会非常明显。



3.比较器
比较器的功能是比较两个或更多数据项，以确定它们是否相等，或者确定它们之间的大小关系和排列顺序，这称为比较。可以实现此比较功能的电路或设备称为比较器。比较器是将模拟电压信号与参考电压进行比较的电路。比较器的两个输入是模拟信号，输出是二进制信号0或1。当输入电压的差值增大或减小并且正负符号保持不变时，输出保持恒定。
在汽车电路中常用来作为信号测量、越限报警，来保证电路工作异常时不至于损坏，要求相应速度足够快，保证保护动作的快速实施，并且及时向MCU发送报警信号来采取下一步的措施。


4.音频功率放大器
车载功放其作用是将音频输入的信号进行选择与预处理，进行功率放大，使电信号具有推动音箱的能力。汽车功放和普通家庭影院中的功放略有不同，由于很多车载主机集成了功率放大功能，起到前级放大功能，因此车载功放有时又被称为后级放大，也就是说可以连接已经放大过的高电平输入。

5.模拟开关
当模块开发的主要目标是通道数最大化时，板空间就会变得很珍贵。开关是提高系统通道数的关键，但随着开关数目增加，开关本身、逻辑线路及生成这些逻辑信号所需的器件会占用大量板空间，使可用空间减少。最终，受制于控制开关本身所需的相关因素，只能实现很有限的通道数。

多路转换器的作用主要是用于信号的切换。集成模拟电子开关在小信号领域已成为主导产品，与以往的机械触点式电子开关相比，集成电子开关有许多优点，例如切换速率快、无抖动、耗电省、体积小、工作可靠且容易控制等。但也有若干缺点，如导通电阻较大，输入电流容量有限，动态范围小等。因而集成模拟开关主要使用在高速切换、要求系统体积小的场合。在较低的频段上f<10MHz），集成模拟开关通常采用CMOS工艺制成：而在较高的频段上（f>10MHz），则广泛采用双极型晶体管工艺。

汽车系列模拟开关的产品，着力解决车载智能通信、信息娱乐、高级驾驶辅助系统(ADAS)、先进诊断和引擎控制模块、牵引和稳定性控制模块，以及电动车窗、车锁和后视镜等快速增长的车载细分领域中的信号开关需求。这些应用需要音频、视频、总线和通信接口开关，用来对信号进行桥接和路由。


6.模数/数模转换器
（1） 转换器的应用领域
车规数据转换器分为数模转换器和模数转换器， 主要用于模拟信号和数字信号之间的转换，是一类通用的用于信号采集和控制的器件，作为物理量和数字量之间的桥梁。在汽车中的典型应用领域如下：
· 电池管理系统
· 电驱、电控
· OBC
· 激光雷达
· 影音娱乐
· 仪表盘
· 电流传感器
· 压力传感器

（2） 车规数据转换器的作用
车规模数转换器主要用于对汽车上各种电信号的采集，并配套各种传感器对各种物理量进行监控。主要用法如下：
对系统中各个电压点进行采样并转化成数字信号。包括高电压和低电压，单端或者差分。高电压可以通过电阻分压等形式来降低到合适的电压范围。
结合shunt电阻，对通路电流进行采样并转成数字信号。一般是差分信号，或者利用运放转成单端信号给到模数转换器。
结合模拟输出电流传感器，对电源轨电流进行采样并转成数字信号。
配合各种传感器以及前端放大等电路，对声音、光、压力、温度等物理量进行采集并转成数字信号。
车规数模转换器主要用于产生各种模拟的控制信号。主要用法如下：
产生可调电压信号，有低压和高压，单端或者差分等形式。高压可以用低压数模转换器配合外部低压转高压的电路来实现。
产生可调电流信号。
配合驱动电路以及相应的驱动器、光电二极管或者麦克风等器件， 对温度、位移、转动等物理量进行控制，或者产生声音、光等信号。

7.电压基准芯片
并联型基准参考源，顾名思义基准源的输出引脚是与负载并联的，接法跟稳压二极管很相似，但是原理上大不同。稳压二极管靠的是达到一定电压后齐纳击穿，来稳定输出电压。并联型基准参考源内部存在负反馈，形成一个反馈环，实时调节吸入电流的大小，来维持输出电压的稳定。

电压基准在车载的应用非常广泛，包括动力系统中的车载充电机，牵引电机驱动器，电池管理系统等，另外也可以应用于车身电子及照明、娱乐导航系统及仪表、自动驾驶及辅助驾驶，还包括像安全气囊等所有用到电压参考的地方，因此电压基准芯片在车上的用量非常大，每辆车可达几十颗。

8.逻辑芯片
逻辑芯片主要分为与门、或门、非门等小逻辑门电路以及电平转换电路。
(1) 逻辑门芯片
逻辑门是在集成电路上的基本组件，简单的逻辑门可由晶体管组成，这些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号，高、低电平可以分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的1和0，从而实现逻辑运算。最基本的逻辑关系是与、或、非，最基本的逻辑门是与门、或门和非门。在汽车应用中，门电路常应用于保护电路中，由于功率器件的驱动电路都需要保护进而保护功率器件本身，这些驱动常常搭配门电路做到防止直通、防止误开关等保护作用。
(2) 电平转换芯片
电平转换电路是指将一个电压的电平转换为另一个电压的电平的电路。汽车应用中，由于ECU的使用非常多，而各种ECU之间常常需要通讯来交换信息，但是由于ECU的供电系统有差异，使得ECU输出信号的电平不一样，因此要使不同供电ECU之间能顺利通讯，在通讯通道中必须加入电平转换电路。
目前，包括小逻辑和电平转换在内的逻辑芯片在车上主要用于车身电子控制模块BCM，车联网系统TBOX；另外，小逻辑芯片也广泛应用于电源转换产品，例如车载充电机、电机驱动等用来作为逻辑保护使用。

9.汽车模拟芯片必须通过的车规级AEC-Q100认证
① AEC-Q认证是国际汽车电子领域的准入门槛
AEC即Automotive Electronics Council，是美国汽车电子委员会的简称。AEC由克莱斯勒，福特和通用汽车发起并创立于1994年，目前会员遍及全球各大汽车厂、汽车电子和半导体厂商，符合AEC规范的零部件均可被上述三家车厂同时采用，促进了零部件制造商交换其产品特性数据的意愿，并推动了汽车零件通用性的实施，为汽车零部件市场的快速成长打下基础。AEC-Q为AEC组织所制订的车用可靠性测试标准，是零件厂商进入汽车电子领域，打入一级车厂供应链的重要门票。

AEC-Q100是AEC的第一个标准，主要是针对车载应用的集成电路产品所设计出的一套应力测试标准，此规范对于提升产品信赖性品质保证相当重要。AEC-Q100是预防可能发生各种状况或潜在的故障状态，对每一个芯片进行严格的质量与可靠度确认，特别对产品功能与性能进行标准规范测试。

② 要求通过AEC-Q100标准的车用集成电路IC
模拟芯片：运算放大器/比较器、音频功率放大器、模拟开关、模数A/D和数模D/A转换芯片、电压基准芯片、逻辑芯片以及接口芯片。

除模拟芯片外，还包括控制类芯片、驱动类芯片、计算类芯片、存储类芯片、传感类芯片、通信类芯片、功率类芯片、电源类芯片、安全类芯片等。

③ AEC-Q100：集成电路试验方法零件工作温度等级定义
▸等级0：环境工作温度范围-40℃~150℃；
▸等级1：环境工作温度范围-40℃~125℃；
▸等级2：环境工作温度范围-40℃~105℃；
▸等级3：环境工作温度范围-40℃~85℃。 

④AEC-Q100车用IC产品验证流程



⑤ AEC-Q100测试项目分组
群组A--加速环境应力测试(PC、THB/HAST、AC or UHAST  or TH、TC、PTC、HTSL)共6项测试
群组B--加速生命周期模拟测试(HTOL、ELFR、EDR)--共3项测试
群组C--封装组装完整性测试(WBS、WBP、SD、PD、SBS、LI、BST)--共7项测试
群组D--芯片制造可靠性测试(EM、TDDB、HCI、BTI、SM)--共5项测试
群组E--电性验证测试(TEST、HBM、CDM、LU、ED、FG、CHAR、EMC、SC、SER、LF)--共11项测试
群组F--缺陷筛选测试(PAT、SBA)--共2项测试
群组G--腔体封装完整性测试(MS、VFV、CA、GFL、DROP、LT、DS、IWV)--共8项测试

⑥ 北测芯片测试能力及AEC-Q100技术要求


关于北测
北测集团（以下简称"NTEK"）成立于2009年，总部位于深圳，主要从事智能网联汽车、电子通信、新能源的研发验证、检验检测、失效分析、仿真模拟和市场准入等质量研究技术服务。
北测拥有丰富的车规级电子认证经验，已成功帮助100多家企业顺利通过AEC-Q系列认证，通过AEC-Q100对每一个芯片个案进行严格的质量与可靠度确认。
北测集团以车企车规芯片国产化需求为牵引，依托国产半导体产业基础，提供完善的检测认证服务，通过AEC-Q100车用标准严格把控汽车芯片安全质量，助力国产车规级芯片大力发展，为打造智能汽车安全体系再添新动力。