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用电源IC辅助汽车电子化

故障的故事:功能安全外传

故障的故事:功能安全外传

功能安全是以会发生故障为前提进行的风险防范,如果电子部件和系统不出现故障,就不会出现与车载设备损坏或运行有关的故障,可以保证安全。

但是,很难将电子元件或系统的故障减少到零,因此组件制造商需要降低故障率。

尽管我们试图通过诸如监视系统异常和冗余电路等措施来降低故障率,但通过提高电子元件的故障检测率来降低剩余故障率非常重要。

你们怎么看待电子元件的故障?我们谈谈功能安全和电子元件故障率。

故障分类

除了以功能安全为代表的致命性故障之外,还有非致命性故障。例如,当作为安全机制添加的电压检测器 (复位IC) 单体失效时。

由于各种因素而可能发生的故障在ISO 26262中进行了定义和分类。下面列出了四个主要的故障。

故障分类 : ISO26262

故障分类流程图

故障分类流程图

尽可能地增加故障检出率,我们需要建立一个不会因单体故障而导致致命威胁的系统设计。

故障率的思考

用于车载电子部件的安全要求等级 (ASIL:汽车安全完整性等级) 分为四个阶段A至D。A低,D是要求最高级别。

  ASIL-A ASIL-B ASIL-C ASIL-D
SPF检出率 - ≥ 90% ≥ 97% ≥ 99%
LF检出率 - ≥ 60% ≥ 80% ≥ 90%
无法检测的故障 < 1000 FIT < 100 FIT < 100 FIT < 10 FIT

故障率10 FIT (失效时间) 表示每109 小时 (10亿小时≒110,000年) 发生10次失效的概率
假设有11万辆汽车同时启用,那么1年有10辆汽车发生故障。

半导体的故障率 λ

半导体的故障率λ是管芯的故障率λdie、封装的故障率λpkg以及由于过大电流引起的故障率λeos的总和。

λ = λdie + λpkg + λeos

(有关故障率计算方法的详细信息,请参阅IEC 62380。)

下表并总结了三个示例品种的故障率。

产品名称 功能 λdie λpkg λeos λ
A 电压侦测器 (复位IC) 2 FIT 3 FIT 0 FIT 5 FIT
B LDO稳压器 15 FIT 13 FIT 40 FIT 68 FIT
C LDO稳压器 + 电压侦测器 (复位IC) 15 FIT 13 FIT 40 FIT 68 FIT

λdie可通过改善内部电路来降低故障率,提高故障检出率。
由于λpkg是以开路故障90%和短路故障10%计算,开路故障对策是降低故障率的重点。
如果是电源IC (LDO,DCDC),则λeos是恒定值,否则为零。

为了降低产品故障率λ,有必要减少所有故障率。

理光的功能安全对策

降低电源IC的故障率,有助于车载设备的功能安全。 以下是降低封装故障率的措施示例。

降低封装故障率的对策举例

为了避免封装中导线断裂,从一个引脚连接两根导线,将引脚数量增加到2个,防范断线损坏。

无对策

1PAD、1引脚、1导线

1PAD、1引脚、1导线

如果开路检测为0%,则直接算入故障率

对策 1

2PAD、1引脚、2导线

2PAD、1引脚、2导线

一根导线发生冗余故障时可能保持功能,但无法被检出故障

对策 2

2PAD、2引脚、各1导线

2PAD、2引脚、各1导线

一根导线发生冗余故障时可以保持功能,并且可通过出货检查检出故障

在对策1和2中,对于功能丧失= 2根导线同时断开而言,可看做故障率为双重故障。

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车载用 电源IC

车载级的半导体产品特别适合车载电器设备的前装,后装和车载附件。理光在车载电压工艺和质量控制上有非常强的实力。理光的车载级产品符合AEC-Q100的质量要求。