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    芯片功能安全設計的關鍵技術

    轉載 :  zaoche168.com   2022年09月21日

            當今汽車行業向智能化、網絡化和共享化不斷發展,ADAS和自動駕駛技術也在快速推進,汽車廠商面向半導體芯片行業提出了越來越復雜的安全要求,加速了汽車功能安全標準ISO 26262和網絡安全標準ISO/SAE 21434在半導體芯片行業的滲透。
            作為最早在中國開展功能安全業務的國際第三方認證機構之一,德國萊茵TüV參與了IEC 61508、ISO 26262和ISO/SAE 21434標準的制定,也一直是汽車檢測認證領域的領導者。在“芯”時代,我們可為整車廠和零部件供應商提供一站式解決方案;同時,我們也希望通過技術解讀、成功案例、分享交流等多種形式,與業界同仁互動,共同打造符合功能安全與網絡安全設計的芯片產品,推動與守護自動駕駛的未來。

    Q:芯片功能安全設計的關鍵技術是什么?
    A:芯片功能安全設計的關鍵在于芯片的安全概念和系統架構設計,包括安全架構的靜態和動態特性、系統層面的告警機制、降級機制等故障相應機制;以及如何確保每個(子)部件((Sub)Part)的安全性,包括:
            完整且精準的描述每個(子)部件((Sub)Part)的功能電路(Mission Circuitry)設計規格。這是最基礎的安全設計需求,如果該部分無法描述清楚,則無法保證后續的安全機制設計是充分的。
            為每個(子)部件((Sub)Part)設計充分的安全機制,以防止故障變為單點故障(Single-point-fault)和潛在故障(Latent-fault)。關于安全機制需要考慮其診斷覆蓋率(Diagnostic Coverage)、獨立性(Independence)和有效性(Validity)、故障診斷時間間隔(Fault Detection Time Interval)、故障相應機制(Fault reaction)。芯片整體的SPFM/LFM平均值滿足要求,不代表每個(子)部件((Sub)Part)的設計一定是安全的。所以,需要為每個(子)部件((Sub)Part)單獨計算其SPFM/LFM指標來驗證是否滿足要求,這才是真正意義上的安全設計。

    Q:芯片設計在功能安全上的設計流程有什么需要注意的地方?
    A: 首先,功能安全設計流程并非獨立于公司已有的基本質量管理體系流程(例如ISO 9001、 IATF 16949等),而是需要兩者融合,即在基本質量管理體系基礎之上增加功能安全的設計流程。
            其次,功能安全芯片的設計流程需要遵從安全的V-Model,以及遵從標準ISO 26262:2018 Parts 2, 4, 5, 8, 9, 11中的設計流程要求,尤其是Part 11中Table 31和 Table 41中的故障避免措施。另外,還推薦遵從IEC 61508-2:2010 Annex E (片上冗余)和Annex F (ASIC)中針對半導體芯片設計的故障避免措施。

    Q:芯片級的功能安全和模組產品級別的功能安全各有什么側重點?
    A:從功能安全角度來看,其本質核心要點是完全一致的(即上述第一個議題中描述的要點)。
            芯片產品和模組產品設計流程中最大的不同之處是芯片設計流程中有大量的前后端仿真驗證,且高度依賴于半導體設計專用的EDA工具和模型庫。

    Q:半導體材料可靠性和耐久性有哪些評估標準?
    A:半導體可靠性測試標準一般遵從:
            AEC-Q系列標準,例如AEC-Q100, AEC-Q101, AEC-Q102, AEC-Q103, AEC-Q104, AEC-Q200等。
            JEDEC系列標準,例如JEDEC JESD-22等。

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