伴隨著工信部印發的《汽車芯片標準體系建設指南》（簡稱《指南》），汽車芯片體系化建設被提上日程，本期我們將對《指南》涉及到的一些重點芯片與測試領域，做技術層面解讀，以及對汽車和芯片的重要細分領域，功率芯片的測試做更詳細的介紹，本文主要包含以下內容：《汽車芯片標準體系建設指南》概覽；汽車芯片類型與功能概述；汽車芯片測試面臨的挑戰；汽車芯片細分領域測試概覽. 功率芯片建模提參，靜態與動態測試。

一、《汽車芯片標準體系建設指南》概覽

       《指南》根據汽車芯片技術現狀、產業應用需要及未來發展趨勢，提出到2025年，制定30項以上汽車芯片重點標準，明確環境及可靠性、電磁兼容、功能安全及信息安全等基礎性要求，制定控制、計算、存儲、功率及通信芯片等重點產品與應用技術規范，形成整車及關鍵系統匹配試驗方法，滿足汽車芯片產品安全、可靠應用和試點示范的基本需要；到2030年，制定70項以上汽車芯片相關標準，進一步完善基礎通用、產品與技術應用及匹配試驗的通用性要求，實現對于前瞻性、融合性汽車芯片技術與產品研發的有效支撐，基本完成對汽車芯片典型應用場景及其試驗方法的全覆蓋，滿足構建安全、開放和可持續汽車芯片產業生態的需要。下圖是汽車芯片標準體系框圖，其中包括了各個工作組職能。    

圖：汽車芯片標準體系框圖，摘錄自《指南》

二、汽車芯片類型與功能概述

       產品與技術應用類標準規范在汽車上應用的各類芯片所應符合的技術要求及試驗方法。此類標準涵蓋控制芯片、計算芯片、傳感芯片、通信芯片、存儲芯片、安全芯片、功率芯片、驅動芯片、電源管理芯片和其他類芯片 10 個類別，如下示意圖：

圖：智能汽車架構與所用芯片示意

三、汽車芯片測試面臨的挑戰

      標準的建立，有助于幫助OEM，Tier 1 及測試機構有統一的方案來驗證整車及零部件的性能及可靠性測試。在實際測試過程中，汽車芯片測試面臨許多挑戰，特別是在當前全球芯片短缺的背景下，包括：

1、復雜性：現代汽車芯片集成了許多功能，如處理器、傳感器、通信模塊等。測試這些復雜的集成電路需要高度專業的知識和技能。

2、可靠性：汽車芯片必須在不同條件下運行，如高溫、低溫、濕度和振動。因此，測試必須確保芯片在各種環境下都能可靠地工作。

3、安全性：汽車芯片的安全性至關重要，因為它們控制著許多關鍵系統，如制動、駕駛輔助和通信。測試必須檢測潛在的安全漏洞和風險。

4、時間壓力：汽車制造商通常需要大量芯片，以滿足市場需求。測試必須在緊迫的時間表下完成，以確保芯片的及時交付。

5、成本：測試設備和人力資源的成本可能很高。汽車制造商需要在保持質量的同時控制測試成本。

     總之，汽車芯片測試需要高度專業的技術、嚴格的質量控制和靈活的方法，以應對不斷變化的需求和挑戰。

四、功率芯片測試概覽

       功率芯片是專門設計用來管理和調節高電壓和大電流的半導體設備，它們能夠在電力轉換、能源管理和動力系統中實現高效率和高性能的要求。在新能源汽車中，功率芯片用于電池管理系統（BMS）、逆變器、充電設備和驅動電機控制器等關鍵部件，確保電能有效轉換和傳輸，提升車輛的行駛里程和性能；而汽車智能化對功率芯片的需求則主要體現在其特級駕駛輔助系統（ADAS）、車載信息娛樂系統、車載網絡以及自動駕駛技術中，這些系統需要功率芯片提供穩定、可靠的電力支持，以保證數據處理和通信的高效率。

       功率芯片正在向更高的功率密度、更低的能耗、更高的可靠性和更長的壽命方向發展。采用先進材料（如碳化硅SiC和氮化鎵GaN）的功率芯片，因其在高溫、高壓和高頻條件下的很好性能，正成為新能源和智能汽車領域的優選。而隨著SiC/GaN技術的普及，怎么選擇更適合產品設計的功率器件，如何分析功率器件的不良原因等都是新能源行業從業者較為關心的問題，對功率芯片的測試，主要涉及包括功率器件建模，功率器件電路仿真，功率器件靜態參數測試，功率器件動態參數測試等，下面分別做一個介紹：

1、功率器件建模

     現在大多數功率器件都是基于Level 3 MOS管的模型，加上許多非線性方程式結合而成。這需要對功率器件及建模有充分的認識才能實現。實際建模的過程，可以基于PD1000A測量到的靜動態參數，S參數直接進行建模，自動產生對應的模型。

2、功率器件電路仿真

     功率器件的電路仿真可以基于ADS仿真平臺，在這平臺上直接進行前仿真(pre-layout simulation)及后仿真(post-layout simulation)。在前仿的部分可直接使用PEMG抽取的模型參數，搭配內建的行為級模型，例如PWM產生器、運算放大器(OPAMP)、非線性磁性元件，建立關鍵電路原理圖。接著在同一平臺上，可以直接進行版圖的設計，并抽取版圖的寄生電路，直接導回原理圖仿真，完成后仿真。在這整合的設計環境下，使用者可以實現精細化仿真，使用仿真精準的預估電路的特性，一次完成Z終設計，就能達到設計指標。另外，ADS仿真平臺還提供一鍵生成EMI測試電路，使用者可以在ADS上完成EMI的仿真，優化EMI的設計，以符合EMC的指標。

3、功率器件靜態參數測試

     靜態參數主要是指本身固有的，與其工作條件無關的相關參數，主要包括：門極開啟電壓、門極擊穿電壓，集電極發射極間耐壓、集電極發射極間漏電流、寄生電容（輸入電容、轉移電容、輸出電容），以及以上參數的相關特性曲線的測試。

     碳化硅 (SiC)和氮化鎵 (GaN)等全新寬帶隙材料能夠支持大電壓和高切換速度。在高電壓直流偏置條件下 (高達 3 kV)，高擊穿電壓 (達 10 kV)、大電流 (數千安培)、柵極電荷以及連接電容表征和器件溫度特征和 GaN器件電流崩潰效應測量功能十分必要，是推動新器件盡快上市的重要保證，靜態參數測試的器件類型和項目主要包括：

       以上靜態參數測試，可以用B1505A和B1506A兩套方案來完成。其中B1506A支持寬泛的電流和電壓工作范圍（1500 A，3 kV），并且支持全自動測試，可以完成功率器件IV、CV和Qg全參數測試，Z終輸出產品Datasheet報告。

圖：B1506A功率器件分析儀/曲線追蹤儀

         一個典型的Datasheet測試報告如下所示，包括IV參數（擊穿電壓、漏電、開啟特性），CV參數（Rg、輸入、輸出和反向傳輸電容）和柵極電荷Qg。

圖：功率器件自動化Datasheet測試結果

4、功率器件動態參數測試

      隨著開關頻率的不斷增加，功率器件/芯片的開關損耗超過靜態損耗成為主要功耗來源，動態參數也成為評估器件性能的重要參數。相對于器件的靜態參數，動態參數主要表征的是器件在開啟或關斷瞬間的電學特性參數，其主要是寄生電阻和寄生電容在動態應用中，會引起充、放電過程，給電路實際工作帶來一些限制同時也決定的器件的開關性能。

      JEDEC委員會致力于WBG（寬禁帶）器件特性測試標準化，DPT（雙脈沖測試）技術已經成為確定功率半導體動態參數的標準，主要測試參數包括：

       對功率器件/芯片的DPT測試，主要采用PD1500A；而對于需要更高功率的模組，則可以采用PD1550A，如下圖：

圖：動態功率器件分析儀/雙脈沖測試儀，用于功率芯片測試

動態功率器件分析儀/雙脈沖測試儀，用于功率芯片與模組測試