車輛所能做的比十年前要多得多。如今的現代化連接車輛有許多方便的功能,從車道偏離警告到自動剎車和自動停車功能。在這個數字化的新時代,我們的汽車需要大量的軟件與現有的硬件協同工作,這些硬件為我們的許多汽車的重要功能提供動力。
隨著持續(xù)不斷的汽車創(chuàng)新,汽車芯片(系統芯片)設計師必須確保他們的設計滿足必要的要求,以生產越來越聰明,但更可靠的車輛,在其漫長的壽命期間。
汽車的主板設計所需的四個關鍵功能是可靠性、功能安全性(FASA)、質量和安全性。繼續(xù)閱讀,了解如何汽車芯片設計師可以解決這些領域。
優(yōu)化汽車性能以提高可靠性
今天的現代化車輛預計將運行超過15年,所以內部的SOCS應該在更長的時間內交付可靠的性能。影響汽車芯片耐久性的因素有幾個,包括過程和電壓的變化,老化引起的磨損故障,熱效應,電遷移(EM),靜電放電(ESD),以及能源變化等環(huán)境問題。為了確保車輛的可靠性,設計師必須符合關鍵的汽車行業(yè)標準:EC-Q100。這就要求每一個汽車芯片在設計階段都要進行應力測試,以驗證汽車系統是否能夠承受其可能在惡劣條件下運行。
影響系統控制系統可靠性的問題需要在系統控制系統層面以創(chuàng)新的解決方案加以解決。例如,設備的老化必須通過考慮到應力溫度、應力電壓、壽命和開關活動來檢驗,這就是所謂的"任務配置圖"。一個很好的靜態(tài)時序分析解決方案徹底和準確地分析了任務的輪廓。此外,自動設計魯棒性分析和優(yōu)化技術對于識別容易發(fā)生過程變化或電壓變化的電池至關重要,以防止定時故障。
設計師還必須考慮信號和電池級的EM,以保證系統的可靠性。半導體工藝鑄造廠將指定設計必須滿足的具體信號EM要求,包括平均電流、RMS和峰值電流。在設計中精確建模、提取和計算通過導線的電流是正確電磁分析的必要組成部分。為了確定各種運行和負載條件下的最大頻率,必須在庫描述過程中對單元級EM進行建模。
此外,可以利用芯片監(jiān)控器來降低定向性能的工作電壓。這可能導致降低電壓和溫度對設備的壓力,這將最終提高一個單輸出電路的壽命。作為額外的獎勵,連續(xù)的路徑----------------------------監(jiān)測還通過提供寶貴的分析,優(yōu)化了系統控制系統的性能。
加強功能安全
汽車芯片制造商必須遵循具體的指導方針,以確保安全關鍵設備有資格在車內運行。汽車電子產品安全風險的兩個潛在來源包括電磁效應和硬件故障或系統故障如不正確的實現或故障導致的硅老化。為了降低故障的安全風險,汽車芯片制造商必須遵循ISO26262功能安全標準,該標準提供了一系列的指南,對車輛使用的安全關鍵設備進行了認證。ISO26262的實際應用形式是汽車安全完整性水平,這是一個由標準界定的風險分類系統,旨在減少電氣和電子系統中的故障。
功能安全--涉及功能安全--是減少危害方法的一個組成部分。作為rtl--gds流程的一部分,不同的FSA階段確保了車輛的安全性,并帶來了三種好處:對安全合規(guī)的信心、通過減少工程努力的生產率,以及通過增加周轉時間和提高功率、性能和面積(PPA)來提高效率。
此外,硬件架構指標(例如:在為車輛設計故障安全硬件時,必須密切跟蹤。為了解決隨機故障,在依賴性故障分析(DFA)的幫助下,在IP、子系統和單級故障診斷分析(FMEDA)起著預防作用?？勺匪菪浴⒃O計失效模式和效果分析等技術是解決系統故障的關鍵。這些指標將有助于識別和解決設計中的錯誤,以提高車輛遵守功能安全準則。
解決質量最高的缺陷
從潛在缺陷和工藝變異到工藝污染物,各種因素都可能影響芯片設計和汽車SOCS的質量。當設計通過測試階段時,可能會出現嚴格數量的可接受缺陷。在設備的整個生命周期中,必須繼續(xù)進行測試,以確保沒有太多的關鍵缺陷。
然而,隨著這種持續(xù)的測試,汽車芯片制造商現在必須面對的障礙是:
· 時間: 測試程序可以是勞動密集和耗時的。
· 費用: 徹底測試芯片的成本越來越高。
· 空間: 多個監(jiān)控實例和測試設計(DFT)占據了很多房地產。
一個全面的測試方案對于應對這些挑戰(zhàn)至關重要。這包括有效的先進故障建模工具、先進的壓縮和缺陷驅動的內存測試、高效實現的先進工具以及生成實時分析的芯片監(jiān)控。
維護汽車安全
雖然安全性是所有行業(yè)都關注的問題,但車輛上的芯片可能具有生死攸關的含義。用于應用程序升級的新的在線(OTA)軟件更新只是車輛潛在弱點領域的一個例子。除了ISO26262功能安全標準外,汽車芯片制造商還必須遵守?安全組織/SAE214-34道路車輛-網絡安全工程 ,提供下列架構,以保障車輛免受惡意攻擊:
· 持續(xù)的網絡安全監(jiān)測
· 視項目而定的網絡安全管理
· 道路車輛產品開發(fā)概念和開發(fā)后階段的網絡安全
· 相關風險評估方法
· 持續(xù)的網絡安全活動
· 安保管理
在車輛使用壽命期間,汽車制造商必須制定程序,保護車輛免受不斷變化的網絡安全破壞。實現這一目標的幾種方法包括抗攻擊設計,如屬性檢查、模擬和規(guī)則檢查,以及物理上的不一致功能(PUFS)、反程序設計、邏輯鎖定和水印。最后,對攻擊的硅前模擬可以區(qū)分漏洞,并確認緩解措施是成功的。
隨著汽車業(yè)務組設計師繼續(xù)開發(fā)和提高軟件定義車輛的先進功能,使這些功能的芯片滿足可靠性、安全性、質量和安全要求,使我們的道路更加安全,我們的車輛更加智能,這一點至關重要。
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