近日，芯海科技（股票代码：688595）首个汽车电子项目CSA37F62-LQFP48成功通过AEC-Q100权威认证。

严苛的AEC-Q100认证

作为集成电路厂家进入汽车领域的通行证之一，AEC-Q100由汽车电子协会AEC（Automotive Electronics Council）制定和推动，针对每颗芯片进行严格的质量与可靠性确认，特别是对产品功能与性能进行标准规范测试。其在业内含金量极高，与消费及工业电子相比，AEC-Q100的车规认证更为严苛。

芯海科技AEC-Q100认证项目严格按照标准进行测试，从项目前期准备到产品测试再到认证发布，整个认证历时一年多，进行了多项可靠性测试，充分展示了芯海对产品品质的重视。最终，在团队的共同努力下，CSA37F62-LQFP48产品顺利通过了加速环境应力可靠性检验、加速寿命模拟可靠性验证、封装可靠性检验、芯片晶圆制程可靠性检验、电学参数验证、缺陷筛选检验等一系列车规级认证。

安全可靠的高精度信号链MCU芯片

芯海科技作为全信号链IC领军企业，持续为客户提供高品质的产品。此次通过AEC Q100认证的 CSA37F62-LQFP48为高性能信号链MCU芯片，其内部包含高性能的MCU内核，高性能的放大器以及高精度的ADC，支持多种通讯接口。产品可应用于各类压力测量，比如按键压力，座椅压力等，提升座舱的科技感和用户体验。

此次CSA3762-LQFP48通过AECQ100的认证，标志着芯海芯片质量得到专业认可，可靠性等级有了较大提升，同时也代表了芯海的质量管理体系和质量管控能力得到了进一步的提升。

来源：芯海科技

导语

由于美国对高科技的技术封锁、疫情等因素影响，近期国外MCU开始缺货，业内人士反映，国际MCU大厂的产品已经全线延期，新排单基本都不接，更有人戏称芯片的涨幅已超过深圳房价。国产替代的关键要素在哪里？如何打造工业级精准可靠的国货之光？

近日，芯海科技(股票代码:688595)资深产品经理王伟做客创易栈直播间，和美女主播sandy搭档为大家解答这一系列疑问。

国产替代看起来很简单，背后却需要非常多的条件积累。引脚兼容很重要，但只是“冰山一角”的表象，如果要做一个长期使用的产品，还必须从品质保障、供货能力、系统运营效率、开发生态、芯片可靠性、时钟稳定性、抗干扰能力、ADC性能、工具链…等因素去综合考虑。

质量优势，产品品质可靠

我国集成电路产业起步较晚，核心技术缺失，本土设计能力不足，导致我国芯片大量需求主要依赖进口，整体发展水平相比西方发达国家差距较大，国产替代，产品性能是前提。芯海科技经过多年的发展，积累了丰富的研发经验，拥有专业的技术和管理团队，具备市场、人员、技术、管理经验等方面的相应储备，在同一领域产品性能处于领先地位。

◆ 什么是真正的引脚兼容？

首先引脚兼容不仅仅是引脚定义一致，其实还有很多隐含的指标。在设计能力或者设计架构上，在设计、对标的时候往往会有细微的差异，比如国产替代中某厂商内部的电源需要外部电路来辅助稳定，而国外的不需要这个元器件，所以多占用了一个引脚，这就导致板子用不了，必须单独画一个电路去加一个电容做处理，虽然说改动不是特别大，但会把替换周期拉的特别长。

第二个就是一些隐含的电器特性，比如说反向耐压，F030/031的一个关键特性是VDD=3.3V时，IO支持5V输入，如果不支持特性，容易引起电流倒灌，影响可靠性。所以大家一定要注意有没有用到这种场景，有的话用的芯片有没有这个功能。

第三个就是功耗，在功耗上各家设计及工艺是有差异的。功耗过大带来的影响：1. 超出硬件设计范围，影响稳定性；2.发热、影响性能和可靠性；3.在电池应用中，缩短电池寿命。芯海科技从架构、工艺、设计角度等功耗特性看，跟友商比略胜一筹。

引脚兼容并不是封装尺寸一样或者定义一样，而是背后的电气特性、性能等要保持一致。

◆ 12位ADC与12位ADC一样么？

大家标的都是12位ADC，但差别特别大，下图可以很明确看出分辨率和精度的区别。A的打靶正态分布平均值是偏的，而且非常离散，称为分辨率和精度低；B围绕靶心，分布很准，精度不错，但是分辨率不够，所以打不到10环；C非常密集，打得很准，但都打偏了，它的分辨率很高，但是精度不够；有些厂商宣传ADC12位甚至16位，但它只提升了分辨率，没有提升精度，出来效果也是没有保障的；D是真正分辨率高、精度高特性的ADC，密度集中准确。

怎么反映ADC的精度，可以重点关注这几个指标：第一个指标是绝对误差，指产品在不校准状态下的误差，可以反映ADC的基本特性；第二个指标失调误差（Offset）；第三个指标增益误差，增益误差来源于放大系数，可以简单理解为一个斜率偏差；第四个指标差分非线性（DNL），每两个码值之间的最大偏差；第五个指标积分非线性（INL），是最重要的指标，也是反映ADC精度最基本的指标，INL指标好的ADC，其它参数基本不会太差。

芯海科技的INL可以做到1.2LSB，也就是说一个12位的ADC，在测量过程中经过校准调整后精度可以达到11位甚至更好的性能，换算后可以到11.5A甚至更高的指标。同样一个ADC，同行做的可能是8位9位，因为品质有保障，无论是测电压还是电流，如果用的是我们的ADC就比较放心。

◆ ESD指标能否代表可靠性？

产品质量、可靠性非常重要，有些企业在宣传可靠性时会说产品ESD是多少伏，ESD指标能否代表可靠性呢？可靠性有非常多的因素，并不是仅仅一个ESD就能代表，ESD仅仅代表静态防静电能力，譬如HBM、MM、CDM，代表IC静态防静电的能力。在规范的生产环境中，2kV可以满足需求；在不规范的生产环境中，一般4kV可以保障过程中不会损坏。国外的ESD参数都会写2000伏，因为国外客户的生产环境非常规范，2000伏就能满足基本需求，在国内2000伏其实是不够的，需要加一些保护器件，基本上4000伏就能保证整个生产过程不会有损坏，良率有保障。过高的ESD可能有用，但它并不能代表产品真正的可靠，除了ESD外，还需从功能安全、温度特性（在工作温度下能不能保证可靠工作，关键模块在温度变化后指标准不准）、可靠测量（在恶劣环境下ADC精度是否有保障）、封装可靠性、板级可靠性等方面综合考量。

CS32F030是比较典型的功能安全产品，做了非常多的可靠性设计（关键寄存器保护、Flash储存保护、SRAM储存保护、时钟保护、看门狗、ADC可靠测量、IO电平自检）。关键寄存器的保护：在执行ESD时，可能无法完全排除的静电干扰正好把计算器打改写了，如果没有做处理的话会导致整个系统出错，而且不知道出现什么样的错误，所以我们在很多关键计算机上做了保护，防止改写，即使被改写也能够知道，软件可以进行相应的处理。储存保护：我们的flash内部是做了硬件校验的，也可以内置的CRC模块来做软件的校验，可以知道程序在里面有没有错。做IC没有100%完全可靠，不出任何错误是不存在的，零缺陷要通过芯片的很多措施来保障。时钟保护：时钟是MCU非常关键一环，时钟出了错，芯片再好也没有用，我们做了时钟和检测的装置，大家在设计的时候用外部时钟，如果时钟停振或失效时可以去到内部时钟做一些基本安全处理，比如码头在转的时候可以让它慢慢停下来，不会造成安全事故。

环境温度是指外部环境的温度；芯片是有封装的，散热有一个过程，内外可能会存在温差，结温可以理解为内部晶圆的温度。我们的芯片全系列都是按结温125℃设计的，CS32F030/031全系列支持105℃工作温度和125℃结温，保证在高可靠性的环境下工作，在量产中每个芯片都会做110度的高温测试，保证芯片的可靠性。

没有外挂晶振，使用内部时钟的情况下，内部时钟就会有一个温度特性，因为内部时钟都是电阻电容这种电路搭起来的，比如一个8兆的内部时钟可能在25℃是7.99兆，但是到了85℃的时候，会有漂移。我们在做时钟设计的时候，做了很多温度补偿、防止温漂的一些特性，包括电压补偿的一些电路在里面，让温度特性特别好。通过抗温漂设计，CS32F031的内部时钟温漂控制在1%以内，满足UART等通讯的要求，并有效减少时钟漂移带来的测量误差。可能有人会好奇就跑个程序，精度高有什么用，比如说异步通讯，一旦你的时钟偏了，超出一个有效范围，其实你的通讯就失败了。

ADC测量的时候会用到内部的一个基准来去做一个比较，如果没有外部基准的话，内部基准的这些温度特性就代表了你的测试精准度。我们的基准是按60PPM去做的，电压每摄氏度不超过60个PPM指标偏差，国内有的是100，有的是200，有的不标，但在测量中其实是非常重要的一点。

可靠性是有非常多环节来保证的，芯海科技的可靠性都是从需求出发，像客户需求、行业标准、内部标准来具体分解。所有产品都会做芯片级的测试，包括MSL、uHAST，板级的HTOL，这些测试成本非常高，测一个循环可能需要十几万甚至更高的成本。MCU芯片研发过程中投片其实只占很小一部分，在设计、可靠性这块投入成本非常大。我们有很详细的管理流程、可靠性测试指标，会根据工业的、手机的类别不同有所区分定制，根据多年积累、客户交流、行业特性来做策略。

可靠性不仅仅是ESD体系来保证的，芯海科技在可靠性测试的质量管控非常严格，与公司主航道主要业务领域主流经销商均已建立深度战略合作，通过行业一流客户、领军企业的严格认证，构建了良好的客户关系，选择我们的产品质量有保证。

◆ 100%测试可以保障质量么？

芯片的量产100%测试是一个伪概念，芯片每一个都测了，这是第一个100%，规格书列定的范围都测了，这是第二个100%，随着芯片规模越来越大，不可能100%测试。量产测试只是质量保证中最后一个执行环节，更重要的是整个的体系的保障。

回归到执行层面的生产管理体系，我们会有一个全流程的管控，从晶圆流片开始，晶圆做任何产品都不是100%稳定的，会有一些工艺偏差，我们会对这种工艺偏差做实时监控，从最源头防止质量异常。CP、封装、FT+DS，包含仓储的质量管理、出货流程管理上会有一系列的管控。我们内部有个口号“质量是设计出来的”，质量不是测试出来的，整个研发过程从需求阶段一直会对质量做管控，芯海科技有17年的经验库沉淀，会把历史经验都迭代到每一代产品中。

质量是一个系统的工程，我们的质量管控不仅仅是靠测试来保证产品的质量，从管理层到执行层到各种评审，通过系统的管理措施来保证，是比100%测试更高的的质量管控，产品质量可靠。

供货保障，持续交付能力

芯片晶圆加工、封装、测试整个过程需要4~6个月，目前受国际形势及疫情影响，周期更长。交付能力对半导体企业的资金实力、供应链管理能力、系统运营效率有极高要求。芯海科技通过优秀的供应链的管理体系建设，从需求管理、库存计划、供应执行上构筑供应保障的三道防线。需求管理是第一道防线，根据正常情况下客户的需求做预估，甚至多做一些预测去备货。第二道防线是库存计划，在很早就预计到并制定安全库存计划，建立安全库存。第三道防线是内部的一系列管理体系，调动资源，发挥供应链的战斗力。三道防线联合发力才能够保障在异常情况下交货，解决大家担心的供货问题。

作为电子产品的大脑和心脏，MCU 芯片是信息安全的基石，是守卫国家安全的基础保障，在全球贸易保护和西方国家对华芯片出口封锁的环境下，中国科技企业必须拿出解决方案。芯海科技作为集感知、计算、控制于一体的全信号链芯片设计头部企业，17年来一直以工业级标准打磨产品，在MCU领域已有领域已有十余年的积累，对高精度ADC及高可靠MCU技术有着深刻理解，掌握了全信号链芯片设计技术并构建了完善的开发生态。未来芯海科技将专注于高精度ADC、高性能MCU、测量算法以及物联网一站式解决方案的研发设计，持续深耕信号链芯片领域，充分发挥ADC+MCU双平台优势，给未来国产替代带来更大想象空间。

来源：芯海科技