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自动驾驶从小白到小强41～汽车芯片

2024-05-26 15:31:15·  来源：智驾小强  
　

1.什么是芯片

2.芯片的历史

3.车规级对芯片的要求


1.什么是芯片


 芯片，也被称为微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）或集成电路（integrated circuit，IC），是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。


芯片通常是计算机或其他电子设备的一部分，其功能是执行运算、逻辑控制、存储、输入/输出处理等功能。芯片是构成电子信息产品的核心，是通信、计算机、汽车电子、消费电子等整机产品的“心脏”，是新一代信息技术产业发展的基石。


   

芯片的制作过程十分复杂，包括设计、制造和封装测试等多个阶段。 设计阶段主要是根据应用需求，设计电路图和版图，并进行仿真验证；


制造阶段则是利用精密的设备和工艺，将设计好的电路图和版图转移到硅片上，形成微小的晶体管、电阻、电容等元件，并通过多层布线将它们连接起来；


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显微镜下一个指甲盖大小的芯片比一座城市还复杂


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       封装测试阶段则是将制造好的芯片进行封装，并进行功能和性能测试，确保芯片的性能和质量。



   

芯片的种类繁多，根据不同的应用需求，可以分为微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、数字信号处理器（DSP）、微控制器（MCU）、可编程逻辑器件（FPGA）、接口电路（I/O）、电源管理电路等。每种芯片都有其特定的功能和用途，是现代电子设备的重要组成部分。


随着科技的不断发展，芯片的性能不断提高，体积不断缩小，功耗不断降低，应用领域也不断扩大。芯片已经成为现代信息社会的基石，对人们的生活和工作产生了深远的影响。



2. 芯片的历史


芯片的历史可以追溯到20世纪中期，并经历了多个重要的发展阶段。以下是对芯片历史的简要概述：



电子管时代（20世纪40年代至50年代初）： 最早的电子设备使用的是电子管，如1946年诞生的世界上第一台电子计算机ENIAC就使用了大量电子管。然而，电子管具有体积大、功耗高、可靠性低等缺点。



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晶体管的发明与崛起（1947年至1950年代）：  1947年，贝尔实验室的威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿共同发明了晶体管。晶体管具有体积小、功耗低、可靠性高等优点，迅速取代了电子管。



1958年，杰克·基尔比发明了晶体管芯片，这是第一次将电子器件集成到单个芯片上，大大提高了电子设备的性能和可靠性。



集成电路时代（1960年代至1970年代）：


20世纪60年代初，罗伯特·诺伊斯等人发明了集成电路芯片，它可以在一个硅片上集成数百个晶体管和其他电子器件，进一步减小了电子设备的体积和成本。推动了电子设备向更小、更轻、更便宜的方向发展。




微处理器芯片的问世（1971年）：  1971年，英特尔公司推出了第一款微处理器芯片。这种内置了中央处理器、内存和输入输出接口的芯片，标志着计算机个人化时代的到来。


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超大规模集成电路芯片的出现（20世纪80年代）：


到了20世纪80年代，超大规模集成电路芯片（VLSI）问世。这种芯片能够在一个硅片上集成数百万个晶体管和其他电子器件，显著提升了电子设备的性能。




系统级芯片的广泛应用（21世纪初）： 21世纪初，系统级芯片（SoC）开始被广泛应用。




3. 车规级对芯片的要求

  

车规级对芯片的要求主要体现在以下几个方面：



功能&性能要求：

       

功能要求：车规级芯片需要具备适应车辆工作环境的特定功能，如信号传输、功耗控制和故障检测等。同时，芯片还应具有抗电磁干扰能力，以确保在复杂的电磁环境中稳定工作。


      

性能要求：车规芯片应满足汽车环境中的高速、高频、高电流等特点，具有较高的电气特性。


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兼容性要求：

       

接口与通信协议：车规级芯片的接口应符合行业通用标准，以便与其他设备轻松连接。同时，芯片的通信协议也需要与车辆系统的其他部分兼容。

      

 软件兼容性：车规级芯片的驱动程序和软件接口应与车辆系统的控制系统兼容，以确保整个系统的顺畅运行。




可靠性和安全性：

       

 温度范围：由于汽车可能在不同气候条件下工作，车规级芯片必须能够在极端的温度范围内正常工作。例如，发动机周边器件的温度要求可能达到-40℃~150℃，乘客舱的温度范围为-40℃~85℃。

      

 抗振动和冲击：汽车在运动过程中会经历振动和冲击，因此车规级芯片需要具有足够的抗振性和抗冲击能力。



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高可靠性：车规级芯片需要经过严格的质量管理和可靠性标准认证，如ISO 26262、AEC-Q100以及IATF 16949三类标准/体系。


其中，ISO 26262为功能安全标准，主要被应用于产品的开发设计中。

        

IATF 16949为汽车行业质量管理体系，该体系要求相关生产厂家需按其要求规范生产流程及过程，以保证工艺的稳定性、流程的合规性以及产品质量的高可靠性；


AEC-Q为AEC（Automotive Electronics Council，汽车电子委员会）针对车规半导体产品而制定的产品批次可靠性测试标准，该标准下，为保证车规半导体产品产出的质量稳定性，将对所生产的三个批次产品进行相关验证，唯有三批次皆通过测试，方能形成AEC-Q的测试报告。

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