【Ansys Sherlock】如何進入汽車電子國際供應鏈

汽車產業原本為一個非常封閉的環境,國際車廠並不會將產品Cost Down視為重要的任務,因為汽車是與人類生命財產有關的行業,產品設計的不良或可靠度的缺陷將會造成車廠巨大的賠償,因此車廠不會輕易的去更換供應商。汽車製造商(Vehicle Maker)和一級系統供應商(Tier 1)為提高電子產品的品質和可靠性,要求電子元件故障率的等級降至十億分之一(Parts Per Billion;ppb),也在供應鏈中推行零缺陷 (Zero Defect)的概念。那要怎麼加入到汽車電子的供應鏈當中呢?得先了解各家車廠的規範開始,透過本文可以簡單快速了解各家車廠規範的共同點,打入汽車電子供應鏈不再是難事。

 

各家重點車廠宣布十年內轉型電動車,車用半導體需求會如此大,主要分成兩類,

1. 電動車,使用到的功率半導體是過去車用的7~10倍之多。

2. 自駕車系統或是我們較常聽到的Level 2到Level 5,這類是以感測元件為主。而各大國際著名車廠如:M-Benz、BMW、TOYOTA等均已開發出多款AI無人駕駛智慧汽車。其功能包含自動駕駛、自動停車、碰撞警示、自動煞車等多項功能。

如圖,車上的電子元件,種類相當多元。

 


「AI智慧電動車」與「ADAS」的崛起,汽車電子佔車價的比重逐步提升到40-50%(多達8,000個半導體IC),當人們對電子系統反饋的倚重程度越高,更需著重於功能安全問題,且將故障風險對人員影響最大限度地降低。由ADAS跨向ADS的趨勢,可以看到為何車用電子需求大幅上升。

那車子最重要的,就是功能安全問題,要怎麼把關?讓我們先從什麼是”可靠度”說起

 


產品可靠度:在規定時間和特定條件下,產品結構具有的滿足預期的安全性、適用性和耐久性等功能的能力。

那車廠的規範,還有各種規範到底要怎麼區分呢?

由圖可以清楚分類出,

1. 圈圈內文字,代表是車廠所釋出的規範。

2. 右側對話圖框,則是代表不同國家機構所制定之規範。

那要怎麼分辨哪些是我們必須要了解的呢?先從國家機構所制定的規範開始。

 


國家間的針對汽車電子的協會與標準:

1. 美國-自動車工程師協會(SAE)所定義SAE J1211。

2. 歐洲-以ISO16750系列為汽車電子可靠度驗證標準。

3. 日本-日本自動車組織(JASO)為主要標準。

4. 國際間-有IEC EN 60721以及IEC 60605做為車用電子模塊可靠度參考標準等。

5. 另個較大的機構,則是美國在1994年即由克賴斯勒(Chrysler)、福特(Ford)以及通用汽車(GM)三大汽車廠發起成立汽車電子委員會(AEC)

 


那這些規範要怎麼看起?

可以透過SAE J1211所定義的V型曲線(左圖)來看,由大(整台車)到小零件(各半導體元件),每個階段都有需要驗證的規範:

1. 整台車/Tier1的規範,就是各車廠所定義的規範,如GMW3172…等。

2. Tier2/Tier3的規範,就會是由各國家機構所訂立的規範,如AEC-Q系列。

如果想要打入車用電子的供應鏈,PCB上所選用的元件都需要符合AEC-Q的規範,而到系統整合的部分就須符合各車廠規範。

 


透過GMW3172和ISO-16750兩大規範,可發現都有明確規範分析的工況有:

1. 溫度循環(Thermal Cycling)

2. 振動(Vibration)

3. 機械衝擊(Mechanical Shock)

這三項工況,根據該零件安裝的位置不同,所適用的設定也有所不同。當然也有對可靠度有相對應功能要求。

 


那從”如何有效提升可靠度”的角度來看(請看另篇案例分析-提升可靠度),如何透過分析,讓車廠客戶更相信自家產品,成為其供應鏈。
可以透過針對”電子產品可靠度的軟體-Ansys Sherlock” 為自家產品背書。

 


Sherlock被用作美國APMC與AESRC共同開發的RPA標準流程 SAE J3168。並得到各國車廠與Tier1供應商的信賴。

 


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