车载毫米波雷达对高质量集成电路的要求

作者：Roger Keen，恩智浦汽车雷达业务总监

随着新一代乘用车越来越依靠毫米波雷达技术来提高驾驶员和乘客的安全，留给这些先进安全系统的误差容限变得越来越小。然而，作为主动安全系统核心的毫米波雷达微控制器（MCU），所服务的子系统和应用却日益复杂，而且经常要在恶劣的环境条件下工作，这进一步将毫米波雷达电子器件的误差容限压缩至极限。

比如说，在炎热的夏天，汽车怠速运转时，负责控制自动紧急制动（AEB）系统的雷达MCU温度会逐渐升高——当这辆汽车加速时，板上冷却结构件会散热，同时AEB功能不能出现任何延迟。该系统必须立即运行起来，对不断变化和充满挑战的行车条件做出实时响应。即使撇开反应滞后或系统故障带来的安全隐患不谈，雷达系统发生故障时，至少也需要进行繁重的车辆维修，从而对客户满意度造成负面影响。

为避免发生这类问题，MCU本身、MCU制造工艺和包含MCU的目标子系统必须具备尽可能高的质量。接下来，本文将阐述影响毫米波雷达MCU质量的几个因素，以及恩智浦等行业领先企业采用的改进机会。

了解客户用例

作为主动安全系统的“大脑”，毫米波雷达MCU需要在任何情况下都能始终如一地提供准确的数据。在电子元器件层面，恩智浦已经展示了，间歇性系统故障是如何在MCU内部被有效缓和的：冗余的内核与内存存储库可以确保最大程度的数据完整性。一个内核上执行的计算会由其他内核加以验证，决策树会做出相应的仲裁。MCU所在的子系统中通常会构建类似的冗余机制，从而帮助在多个层上识别并消除错误，以防错误传播到其他车载系统。

取得这一成果的关键要素在于，我们要非常深入细致地了解客户用例，推断并重建客户测试用例和软件功能的参数，最终对MCU进行验证，确保能够在这些精准用例中发挥作用。对客户用例了解得越多，我们越能有效地构建验证和测试套件，从而在各种工况下充分测试我们的系统。客户的启动顺序是什么？各个内核的利用率有多少？它们运行哪些指令？对这些问题的理解有助于充分测试MCU、分析结果数据并将该数据反馈到自己的开发工作流程，确保下一代产品不断升级。

供应商管理和协作质量改进

在管理芯片制造合作伙伴，保障和提高MCU质量方面，恩智浦坚信这样一条原则：“信任是必须的，但验证也是必要的。”恩智浦自身具备丰富的晶圆厂运营经验，能够筛选出具备最严格流程纪律水平的供应商。多年以来的技术沉淀也让我们具备引导供应商完成任何必要流程改进的能力。

这要求供应商从高级管理层到工程部门保持紧密的协作和沟通，同时能够理解恩智浦将深入参与到测试、验证和技术表征阶段，有需要时我们将随时介入。早在启动生产流程之前，我们就会在目标晶圆厂生产线上测试产品，界定差异性，根据需要定制工艺，并努力做好必要的工作，以实现出色的工艺一致性，从而最大程度减少影响MCU质量的因素。

沟通与透明

当供应商出现质量问题，需要全面而透明地尽快得到解决时，恩智浦自身的制造专业知识也会派上用场。我们与供应商保持密切合作，快速采取行动，问题一经发生便立刻识别，迅速加以控制并进行必要的根本原因分析。当出现问题时，恩智浦拥有完善的处理流程：关闭对应的生产线，尽可能地将问题限制在最小的材料子集内。

同样重要的是，恩智浦会及时主动地将这些制造问题告知客户。当检测到质量缺陷时，我们不考虑“可接受的阈值”，不接受产品可以发生几次故障这样的惯例，而是直接亮起红灯。我们这样做的目的是尽早沟通和修复问题，以避免受影响的器件影响到最终客户。在这方面，我们借助了一个非常详细全面的溯源系统，让我们能够跟踪每个MCU从生产到交付的整个过程。

持续改进质量

质量性能通常以百万分率（PPM）指标来衡量，即一百万器件中的缺陷器件数量，这是业界的共识。当然，最终目标是将百万缺陷率降至零，但大批量生产难以做到一点。

恩智浦在所有内部和外部工厂都推行持续质量改进文化。这体现了我们希望满足并超越客户质量预期的决心，正如我们常说的，卓越的品质是一段征程，而不是终点。在这段征程中，我们可以自豪地说，自2013年开始ADAS大规模生产以来，我们的PPM指标已经优化了60%以上，这便是恩智浦不断追求的进步。