重新定义“车规级”激光雷达
时间：2022-10-08 13:00:00
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在自动驾驶领域，激光雷达是过去两年最热门的话题。2021年被称为激光雷达量产的第一年，许多汽车公司宣布了配备汽车级激光雷达的车型的量产时间。然而，什么是汽车级激光雷达？
激光雷达产业的人们普遍认为，现阶段激光雷达的车规没有人能说清楚。大多数人认为，只要产品通过了汽车公司的相关标准，并能获得指定的车型，它就可以被称为汽车等级。但每个汽车公司的标准都是不同的，通过这个汽车公司的标准，你能通过其他家吗？这一切都是未知的。
作者搜索了大量的媒体报道，发现整个行业对激光雷达的汽车规格标准没有统一的答案！作为汽车电子行业的老兵，我最看不到这种不同的意见和未达到的情况。今天，作者将解决这个问题，并好好谈谈。
激光雷达暂时没有(来源:汽车之家)
一、众说纷纭的激光雷达车标准
在谈到汽车规级标准之前，让我们来看看两家激光雷达供应商的宣传口径，看看他们如何定义产品的汽车规级标准。
A厂商关于激光雷达描述可靠性：
10-7/h，可完全满足ASIL-B和SIL-2功能安全等级；
已成功通过车规DV、PV、EMC检测；
车辆规范系列测试包括加速度28m/s振动试验2，-40℃的低温和85℃高温试验、盐雾试验、坠落试验、静电放电试验、辐射抗干扰试验、工频磁场试验等。
B厂商的描述：
采用APQP作为项目管理项目管理工具IATF16949质量管理体系ISO26262功能安全标准；
根据车辆规级的可靠性设计，所有设备均按车辆规级的相关标准选择；
按照ISO及AEC-Q等国际标准，多个顶级标准OEM可靠性测试由客户要求；
测试包括但不限于高压水冲击、碎石冲击、高低温冲击、太阳辐射EMC、化学防腐、盐雾、高低温湿热等试验。
看到这些宣传术语，做过汽车电子的朋友肯定会觉得哪里不对劲。
先总结一下以上两家激光雷达厂家宣传的所谓车规级点:
信息点 |
涉及标准 |
标准范畴 |
随机硬件故障指标 |
IS026262 |
功能安全 |
ASIL B |
IS026262 |
功能安全 |
AECQ |
AEC |
电子元器件 |
防水 |
IEC60529/ISO20653 |
零部件 |
坠落、机械冲击、振动 |
ISO 16750-3 |
零部件 |
太阳辐射，温度 |
ISO 16750-4 |
零部件 |
化学 |
ISO 16750-5 |
零部件 |
盐雾 |
Ka 盐雾 |
零部件 |
静电 |
ISO 10605 |
零部件 |
EMC类 |
CISPR25，ISO7637，ISO11452 |
零部件 |
整个表格看起来清晰多了吗？其实总的来说，这些口号会先提功能安全，然后堆一些汽车零部件测试项目，最后写下来APQP，PPAP,IATF16949完事。通过这张表，朋友们有没有发现一些厂家的宣传套路？先给定调，说他们的产品是车规级，然后给你堆砌术语，告诉你ISO26262，什么ASIL B，什么SO/AEC。
好了，是时候给大家科普一下汽车行业那些“内幕”了，大家把小本子都拿出来，开始做笔记了。
功能安全，这个和车规级几乎没啥关系，就是这几年比较火，拿出来刷下存在感，这些在《“车规级”与“功能安全”（ISO26262）的区别》这篇文章种已有详细分析，本文不再赘述；
AECQ是业内对电子元器件的车规级标准；
ISO16750是针对汽车电子零部件的ISO标准；
DV指设计验证（Design Validation），是主要用于检验汽车电子零部件产品硬件设计质量的一种测试手段，DV的测试项目及等级依据OEM企业标准（没企标的按国标或ISO标准）进行，产品通过试验后才能进入量产阶段；
PV指产品验证（Product Validation），是用于检验产品量产质量的一种测试手段，一般测试项目来自于DV，但较DV要少得多，侧重于检验产品大批量生产的质量稳定性及一致性，产品量产后可每半年或一年就进行一次，具体根据OEM的要求；
DV测试要求必须是模具件，也就是“硬模件”，3D样件或“软模件”是不行的；PV测试要求OTS（Off tooling samples）样件，即工装样件，手工件是不行的；目前汽车电子行业存在较多的DV/PV combined，也就是说两个试验合并一起做的意思，这样可以节省时间，降低成本；
至于APQP，PPAP，IATF16949，这些就是行业惯用流程和标准，不能说和车规级没啥关系，但只要是搞汽车电子产品生产的，大家都有，没有外审就过不了。所以非专业的小伙伴们记住了，以后谁再提这个就是耍流氓；——这就像你去买烟酒，他就必须有烟酒专卖许可，没有就卖不了是一样的。
二．定义车规级激光雷达标准
在《5万字长文说清楚到底什么是“车规级”》一文中，笔者讲过，“车规级”这个词是针对汽车电子“元器件”而言的，而汽车电子“零部件”并无所谓的“车规级”。
注：元器件（Components）是部件（Parts）的一种，一般特指电子部件（Electronics Components），是部件的最小单元；而零部件则是指可以拆分的，由各部件组成的一个总成（Assembly）。简单来讲，电子零部件是由电子元器件（电阻、电容、芯片等）及结构件（PCB、连接器、壳体、螺丝等）共同组成，元器件不可拆分，零部件是一个总成，可拆分。
以往，业内根本没有人称汽车电子零部件为“车规级”，直到近几年，随着自动驾驶技术及芯片国产化的突飞猛进，“车规级”这个词才开始走进大众视野，但一开始就被某些厂家给带歪了，外行也就跟着瞎凑热闹。
但是从另一方面来讲，既然“车规级”这个词火了起来，那就说明行业需要它，厂家需要显示产品的竞争差异化，消费者希望买得安心，用得放心。基于此，笔者就自告奋勇，根据近二十年的汽车电子行业经验，尝试着来定义一下激光雷达产品的“车规级”，其他车载电子产品也可以参考：
(1)产品采用的所有电子元器件均为车规级（AEC-Q*** Qualified）；
(2)产品满足汽车电子设计开发要求；
(3)产品满足大型车企的测试要求；
(4)产品实现批量前装（量小的车型不算，半前装或后装都不算）；
必须同时满足以上四条标准，笔者认为其才算真正达到了“车规级”要求。
下面分开解释一下：
(1)器件车规级，这是最基本的可靠性要求，在《5万字长文说清楚到底什么是“车规级”》一文中已有详细讲解；
(2)汽车电子设计开发要求，这个非常重要，但笔者似乎没看到哪家激光雷达供应商提到过这一点。汽车行业内的小伙伴们可能习惯了，但笔者在接触了一些非汽车行业出身的工程师后才深有感受，他们的设计思想距离汽车行业的要求差得太远了，这个我们随后详谈。
(3)为什么是大型车企？笔者这里解释一下。汽车电子零部件测试标准，有国标也有相应的国际标准，小车厂根本没有自己的企标（或者直接照抄国标），大的车企会要求按照自己的企业标准来。国内的车企一般都参考国标（国标参考的是国际标准），或其合资伙伴的标准（比如一汽的很多标准是参考马自达的），外资大厂都有其自有标准，某些测试项目是ISO/IEC标准中是没有的，比如福特、大众的不少标准都是高于ISO/IEC标准的。综合来讲，大型车企的测试要求更科学、更规范，而小型车企则要差上不少。
(4)一定要大批量前装，后装不算，前装量小了也不算。有的车型预计到停产也卖不到几万辆，那激光雷达在该车型上的应用案例就没有参考价值，给你用，你也不敢大批量上前装。
激光雷达作为安全相关的汽车电子零部件的一种，同时作为新生事物，必须同时满足以上四条标准，笔者才认为其真正达到了车规级标准。
第四条其实很好理解，对于激光雷达这类安全相关的汽车电子产品，笔者认为，如果不满足前面三条，其可靠性和一致性及就没有背书，车企对其可靠性肯定是存疑的，那么基本上就不会有车企敢于将其用在预计每年十万台以上的量产车型上，因为后期的事故处理、召回成本及名誉损失车企将无法承受。
下面，笔者着重分析一下前两条。以下内容均摘自《5万字长文说清楚到底什么是“车规级”》一文，限于篇幅，笔者进行了大幅的删减及整理，对详细过程分析及可靠性底层逻辑感兴趣的小伙伴们，建议去看原文。
2.1车规级电子元器件
电子元器件的车规级标准，毋庸置疑就是AEC组织制定的一系列标准，其初衷是为了推动了汽车用电子器件的通用化。
AEC标准极大地促进了汽车电子器件的资格通用化，降低了零部件公司及OEM的器件选择、使用及变更成本，极大地提高了电子零部件及车辆的可靠性，提高了电子器件的通用化水平。我们再来复习下AEC标准及其范围：
标准 |
标准名称 |
标准范围 |
AEC-Q100 |
集成电路的应力测试标准 |
集成芯片 |
AEC-Q101 |
分立半导体元件的应力测试标准 |
分立半导体，如MOS、IGBT、二极管、三极管、稳压管、TVS、可控硅等 |
AEC-Q102 |
汽车应用的光电半导体应力测试标准 |
光电半导体，如LED，光电二极管，光电三极管，激光器件 |
AEC-Q103 |
MEMS压力传感器应力测试标准 |
压力传感器，如胎压传感器（其他MEMS传感器属于AEC-Q100范围） |
AEC-Q104 |
汽车应用的多芯片模块（MCM）应力测试标准 |
多芯片模组，如LED模组、SSD等，目前还不包含Power MCMs（如IGBT/SiC模组） |
AEC-Q200 |
被动器件的应力测试标准 |
AEC标准及其范围（来源：左成钢）
对于汽车电子产品来讲，AEC标准几乎覆盖率了全部的电子元器件，但有些器件依然不在AEC-Q范围内，如纯机械结构类：开关、连接器、电线、PCB等，机电器件：电机、电磁阀、继电器等，但这些产品都有其相应的行业标准，在此略过不谈。
接下来我们对激光雷达产品进行分解，看其内部的电子元器件可以适用哪些标准：
系统 |
核心器件 |
适用AEC标准 |
激光发射系统 |
激光器 |
AEC-Q102 |
激光接收系统 |
光电探测器 |
AEC-Q102 |
信息处理系统 |
电子元器件 |
AEC-Q100，Q101，Q200 |
扫描系统 |
MEMS器件 |
AEC-Q100 |
机电部件 |
无 |
激光雷达电子元器件分析（来源：左成钢）
从上面表格我们可以看出来，除了AEC-Q102是新标准以外，其他都是已有的标准，而AEC-Q102就是专门针对激光雷达的核心器件激光器和光电探测器而制定的新标准。
2.1.1让激光雷达有法可依的AEC-Q102标准
AEC目前一共有6个标准，我整理成了表格，如下：
AEC标准汇总（整理：左成钢）
可以看到，Q100和Q200都是近十年或十几年没更新了，而Q101和Q102是这两年才更新的，其中很关键的一个更新就是增加了激光器件，让激光雷达“有法可依”了。
原来的光电器件比如光电二极管、LED都是涵盖在《AEC-Q101分立半导体元件的应力测试标准》中的，Q101在版本从D更新到E后，光电半导体全部转到了新的AEC-Q102标准中去。
AEC-Q101 REV D规定的器件范围（来源：aecouncil.com）
AEC-Q101 REV E规定的器件范围（来源：aecouncil.com）
然后再对比一下AEC-Q102的范围，专门增加了激光器件Laser components：
AEC-Q102 REV A规定的器件范围（来源：aecouncil.com）
熟悉AEC标准的小伙伴们应该了解，耐久类测试要求起步通常是1000小时，但在AEC-Q102中，除常规测试项目外还专门规定了一个可靠性验证Reliability Validation项目，时间从最低1000小时到最高10000小时。
大家估计对10000小时没有直观概念，这么说吧，一年只有8760小时，而AEC-Q102要求超长寿命的Laser器件HTOL（High Temperature Operating Life高温使用寿命）测试时间要达到10000小时。
AEC-Q102 REV A中对可靠性验证的规定（来源：aecouncil.com）
也就是说，针对激光雷达的车外安装应用场景，超长寿命对激光器件要求进行长达一万小时的高温耐久测试时间。所以如果以后哪家激光雷达供应商很傲娇的说他们家的产品经过了4000小时的测试，你就把这个标准怼到他脸上，说“最高等级是10000小时”。
当然了，10000小时还是非常严苛，我们在此大概科普一下汽车电子零部件在全年的温度分布，可以看到，最高温或者最低温的时间大概只占到1/4左右，并且这个时间也不是持续性的。
汽车电子零部件全年温度分布（来源：英飞凌）
再参考一下我们之前多次提过的乘用车生命周期维度，车辆生命周期内的总运行时间大约是10000小时（按每天2小时计算），综合来看，零部件承受最高温度的时间约在1/4也就是2500小时左右，所以高温10000小时耐久测试是非常严苛的了，可以满足用户每天8小时、全年无休地开15年。
整车生命周期维度对比（来源：英飞凌）
我们来看两个已通过AEC-Q102认证的器件信息，大家感受一下：
欧司朗2019年9推出了一颗应用于激光雷达的激光器件SPL S1L90A_3，我们看下它的datasheet信息，量产时间是2022年2月，晚了两年多。
欧司朗SPL S1L90A_3激光器手册（来源：osram.com）
激光雷达的核心除了激光器，其实还有用于激光探测系统的光电探测器。激光发射出去了，反射回来谁来接收？这里就要用到光电探测器Photomultipliers(SiPM)了。我们来看一下满足AEC-Q102的光电探测器长啥样。
2.1.2 AEC标准对器件可靠性的支撑
我们再来看下AEC标准对器件失效率的要求。大家都知道，一辆车由几万个零部件组成，一个电子模块，比如ECU是作为一个零部件的。那么大家知道一个ECU是由多少个电子元器件组成吗？答案可能出乎你的意料，可能多达上千个。
1ppm缺陷对一百万量车意味着什么（来源：MPS）
所以，如果一个器件有1ppm（百万分之一）的缺陷，对于一百万辆车按WCCA（最差情况分析）来讲，就有一千辆车的ECU存在的缺陷，是不是很恐怖？要知道一辆车上可是有50个以上的ECU的。
接下来，我们看下AEC标准是怎么解决器件可靠性问题的。电子元器件要做到整个车型生命周期及车辆生命周期内的高可靠性，其中涉及的点是很多的，但总结起来有以下几点：
1.器件本身质量的高可靠性是器件长使用寿命的基础；
2.器件长达15年以上的供货周期中，器件批次间品质的一致性，是实现器件长生命周期的保证；
3.器件生命长周期内的变更及重新认证，是解决器件一致性及可靠性的重要手段；
4.IATF16949、AEC-Q、PPAP等标准及流程体系对产品设计及制造的支撑功不可没；
以上4点共同构成了汽车电子产业链对车型及整车长生命周期可靠性要求的支撑，我们分开来讲。
先来看可靠性方面，浴盆曲线通常作为一个可视化的模型，大家都很熟悉了，我就不再赘述，想看细节的小伙伴们建议去看《5万字长文说清楚到底什么是“车规级”》原文。针对器件的早期失效率ELFR（Early life failure rate）及正常生命周期失效率问题，AEC标准都有相应要求。
比如IC类器件，AEC-Q100-008 ELFR就有详细规定。
AEC-Q100-008 ELFR早期失效率（来源：aecouncil.com）
如果测试中有失效的情况，测试就不能通过，且必须通知用户，并告知即将执行的纠正和预防措施。在客户批准，且纠正和预防措施被正确实施的情况下，器件才可以被认为具备了再次进行AEC-Q认证的资格。
大家感受一下，标准要求是不是很严苛？我们再来看下英飞凌是怎么处理ELFR问题的：
Zero defect mindset零缺陷理念（来源：英飞凌）
从英飞凌的“零缺陷理念”这张图我们可以看出来，AEC标准将浴盆曲线里的早期失效那个曲线给拉直了，也就是说AEC标准消除了电子元器件的早期失效问题。
解决了ELFR问题后，那么中后期失效问题怎么解决呢？答案是：寿命测试、现场数据和寿命分布分析，数据从怎么来呢？这不，瞌睡了AEC就送枕头来了，这个就是标准里的generic data（通用数据）。为了讲清楚这个问题，我们来看下ACE-Q100里面对通用数据的描述。
AEC-Q100通用数据时间线（来源：aecouncil.com）
简单来讲，通用数据就是一个器件的大数据，涵盖了器件从设计、认证、量产、应用、变更到重新认证的整个生命周期维度。认证数据+变更认证数据+可靠性监控数据，共同组成了“通用数据”。所以说，可用的通用数据就是一个器件的可靠性证明，涵盖了浴盆曲线的早期和中期阶段，可以支撑及证明器件在生命周期内（从生产到劣化周期）的可靠性及失效率。通用数据部分内容较多，限于篇幅，建议大家还是去看原文，在此不再赘述。
讲清楚了器件本身的可靠性问题，我们再来看下器件长期的一致性问题，这个非常重要。汽车作为大批量的工业品，以中国为例，仅2021年产量就超过了2000万台，销量超过10万辆的乘用车共有62款。乘用车车型生命周期一般在3～5年，更长的比如大众高尔夫和丰田卡罗拉，车型生命周期都能达到几十年。
在这长达几十年的车型生命周期内，车型一直在更新换代，车上的ECU也在不停地更新，对应到电子元器件当然也在不停地更新。比如换了晶圆产地，更新了生产工艺，更换了邦线材料等，那么AEC标准是怎么保证器件的长期一致性的呢？
我们以针对芯片的AEC-Q100标准来举例看一下。
如果器件发生了变更，那么就需要重新进行认证测试，这部分内容AEC-Q100规定得特别详细，限于篇幅，标准原文就不放了，我在这里挑重点给大家解读一下：
有变化就需要重新进行认证，不管是产品还是制程变化；
供应商的变更需要满足客户使用需求；
即使最微小的变更，也需要根据标准规定进行相应的认证测试；
如果测试失败，必须找到根本原因（root cause），并在执行了相应的纠正和预防措施的情况下，器件才可以被认为具备了再次进行AEC-Q认证的条件。
总体来讲就是，不管因为什么，只要器件变了，不管是产品，还是流程，任何潜在的有可能影响到产品的物理特性、应用、功能、质量或可靠性的（3F原则：Fit，Form，Function），都必须重新进行认证测试。AEC-Q100中专门为器件变更的测试项目给出了指导原则：
AEC-Q100对器件变更的测试项指导原则（来源：aecouncil.com）
上面是测试项目，此外，AEC还给大家准备了一个极其复杂的多维表格Table 3，规定了哪些变更需要做哪些测试，在此不再赘述。
我们以更换晶圆厂（FAB Site Transfer）来举个例子。如果芯片的晶圆工厂换了个地方，重新认证要做哪些测试：
16项必做测试，包括温湿度，温度循环，邦线相关、电迁移、ESD等；
4项选做测试，比如H就是针对密封性。
注意，这里说的是换晶圆工厂的情况。当然了，如果封装工厂换地方了，同样需要再次做认证测试，但是认证的项目会少一些。
我们最后做个总结：
对激光雷达而言，除核心器件激光器和探测器需要通过AEC-Q102认证外，所有电子元器件都要通过AEC-Q认证，这个激光雷达才有了车载应用的基础，才有了整体去过零部件试验及满足车辆长达15年严苛应用的可靠性基础，自动驾驶车辆的安全才有保障。
2.2 汽车电子零部件的设计开发要求
汽车电子产品的设计开发要求之于业内人士，如水之于鱼，空气之于人，时间长了就会形成习惯，进而变得“无感”，而在笔者接触过一些非汽车行业出身的工程师后发现，汽车电子对产品的设计要求应该是除航天军工外的所有行业里面最高的，没有之一！这里不接受反驳，我按几个维度来分析一下，各位自然就明白了。
制造业分类 |
科技含量 |
安全性/可靠性 |
产量 |
成本要求 |
生命周期 |
发展速度 |
产业链 |
航天军工 |
高 |
极高 |
极小 |
低 |
很长 |
很慢 |
极长 |
电子信息 |
高 |
不高 |
极大 |
一般 |
短 |
快 |
简单 |
医疗器械 |
较高 |
很高 |
小 |
低 |
中 |
慢 |
简单 |
汽车行业 |
较高 |
很高 |
很大 |
很高 |
很长 |
很快 |
极长 |
行业特点不同维度对比（来源：左成钢）
对比完大家就能发现，放到航天军工之外的各行各业，应该没有比汽车电子更高的，这里不单指一个技术点，而是综合所有维度来看。
下面我就简单列举一下汽车电子产品设计的一些基本要求，小伙伴们感受一下：
1. 耐温要求
(1)汽车使用环境的温度范围从最热的沙漠到最冷的极地，汽车电子也需要在各种状况下正常工作。
(2)汽车研究表明，汽车的驾驶舱工作温度范围要从-40度到+85度。
(3)发动机舱从-40度到+125度，某些低温区域也要求做到105度。
2.耐湿度及防水要求
(1)相对湿度一般从10%到100%；
(2)汽车电子要求在所有的湿度范围能够工作；
(3)高相对湿度会导致水汽进入某些电子器件内部导致损坏；
(4)某些电子产品要求完全防水，即使高压水枪冲洗，或浸入水中，亦能正常工作。
3.耐灰尘、污垢及盐雾
防尘和防水不是一个概念，这里给大家科普一下，规定防护等级的国际标准IP代码（IP code）分两部分，前一位代表防异物，包括防尘；第二位代表防水。比如常说的最高防护等级IP69（IP6K9K，9K及带K的都是ISO20653标准，国标和IEC没有K，也没有9K这个等级），6代表防尘，9代表能承受高压喷水。
4.耐机械振动、冲击
这个比较好理解，笔者顺便讲一个小插曲，据说某自动驾驶矿卡的厂家在车上装了激光雷达进行测试，结果没多久就全坏了，最后发现就是激光雷达的抗振动冲击性能不过关。
我拿国内某乘用车OEM的振动测试标准举个例子，标准从轻度、中度、剧烈到极度剧烈，共分了9个等级，极度剧烈的最高加速度为294 m/s²，近30个G，喜欢看空战片的小伙伴们应该了解战斗机飞行员最大可以承受10个G的加速度，30个G是什么概念，大家感受一下。
5.严苛的电气环境
(1)电压：12V系统：9V-16V，24V系统：16-32V
(2)反压：12V系统：-14V，24V系统：-28V
(3)瞬断：12V系统：4.5V/100ms，24V系统：9V/100ms
(4)跳线启动：12V系统：24V/1min.
(5)启动波形：12V系统：3V/4.5V，24V系统：6V/8V
(6)抛负载：12V系统：87V/400ms，24V系统：174V/350ms
(7)传导抗扰：12V系统：+150V/-150V，24V系统：+300V/-600V
(8)电磁辐射抗干扰及大电流注入抗干扰（BCI），频率从KHz级别到GHz级别，电场强度高达200V/m。
(9)静电（ESD）：高达25KV
汽车电子产品电气环境（来源：英飞凌）
如果你是一个汽车电子产品相关的工程师，你觉着这个设计难度怎么样？如果你接触过非汽车行业的工程师，我估计你肯定会傲娇一下，以后即使不干汽车行业了，我敢说汽车的行业经验去其他行业也是一种“碾压式”的存在，说“降维打击”都是轻的。
2.2.1汽车电子对产品确认的极高要求
我们先来看下业内人士都听过的汽车电子产品开发的V模型，感受下汽车电子产品开发的高要求：
简化的V模型（来源：左成钢）
我用老百姓能理解的话解释一下汽车电子产品设计不同于普通电子产品的关键点，那就是：汽车电子产品不仅要按设计要求做出来，还要按设计要求去真实地测试一下，确认达到了设计要求。
什么意思？就是其他行业基本上只要求过程验证，而汽车行业的要求是过程验证+产品确认。打个比方，如果甲方要求建造一栋抗8级地震的大楼，按建筑行业要求，只要是按照抗8级地震来建造的，过程正确就可以验收了；但按汽车行业要求，大楼建成后就需要模拟一个8级地震，大楼没坏才能算达到要求。所以我们才能看到车厂拿很多车去做碰撞测试，这个就是确认（Validation）。
2.2.2要求极高的汽车电子设计分析过程
接下来，我们通过一个业内常用的计算分析方法，管中窥豹，来感受下汽车电子产品对设计分析的高要求。汽车电子产品开发过程中有一个WCCA（最差情况分析Worst Case Circuit Analysis）环节，这是业内很通用的一种设计分析方法，大名鼎鼎的NASA也在使用，非汽车行业的小伙伴们可以打听下看你们行业有没有用，笔者接触下来似乎行业外的人都没听说过WCCA。
简单举个例子，大家感受下这种分析方法的特点。
我拿一个电阻来分析一下，初中物理没还给体育老师的，应该能够看懂。电阻按参数可以简单分为四个维度：阻值、精度、功率、封装。我们来对比下不同行业设计时的侧重点：
其他行业：阻值正确，精度够用，功率没问题，封装大小合适，挑便宜的直接用就行了，其他不管。
汽车行业：除其他行业那些基本要求外，还需要考虑：
(1)精度随温度、湿度范围的变化因素，比如1%精度，高温时可能就不是1%了，遇到高湿可能就废掉了；
(2)精度随时间的变化因素，就是老化因素，比如在长达15年的生命周期内，精度可能就偏移到3%了（WCCA中1%精度按3%进行计算，就是考虑到了老化）。
(3)功率随温度变化产生的降额，比如超过70度，功率需要按1.25%每度进行降额使用。
(4)功率根据电流脉冲需要考虑的额度调整，比如脉冲关断时间在4μs～100us之间，占空比≤700时，就需要按公式进行计算，公式太复杂，我就不放了。
(5)涉及到外部信号检测的电路，还需要根据CSPR25标准，进行不同电压脉冲的耐压及功率计算；
这里仅仅是一个电阻，具体到电阻组成的电路及其功能，还需要考虑更多的维度，比如检测电路需要考虑到检测电压的波动范围，开关的阻抗模型，接口电路的漏电流，车身搭铁的地漂移（GND offset）等。
小伙伴们看下来感觉怎么样？要知道，一个ECU内部电阻的数量一般是以几百来计算的，而电阻恰恰是最简单的一个电子元器件，其他器件的参数维度则要多得多。笔者了解到的一个欧洲电子模块项目，WCCA工作在国内做，2个人专职做了3年才做完，文档数量达到了几万个，近10个G，你感受下这个工作量。
所以，从某种意义上讲，汽车电子零部件的高可靠性是设计出来的，过程中的验证和最后确认仅仅是一种手段。
最后总结一下：汽车电子零部件设计开发的高要求是保证车辆全生命周期可靠性的决定性因素。
2.3 汽车电子零部件的测试要求
前面讲了激光雷达的核心器件需要采用满足AEC-Q102认证的激光器及光电探测器，除此之外，其他所有的电子元器件也必须满足其对应的AEC标准，否则，即使激光雷达产品本身通过了相应的汽车行业零部件标准测试要求，在每年几十万辆的汽车产量及车辆长达15年严苛应用中，激光雷达的一致性及长期可靠性可能仍然无法满足汽车行业的要求。这部分我们在《5万字长文说清楚到底什么是“车规级”》一文8.1章，“用‘车规级’器件就能通过零部件试验吗？”中有详细解读，在此不再赘述。
接下来我们详细讲一下汽车行业对汽车电子零部件的试验要求，首先我们先来看下相关的行业标准。
汽车行业电子零部件相关标准（来源：左成钢）
试验标准涵盖了电气性能、EMC（电磁兼容）、ESD（静电）、机械性能（振动、冲击、跌落）、气候（温湿度类耐久、交变、冲击）、环境（化学品、盐雾、阳光）、防护等级等，所有的电子零部件试验要求全部都是按这些维度进行分类进行的，业内对电子零部件的试验要求一般称为DVP（设计验证计划Design Validation Plan），我举个例子大家感受下：
某ECU 设计验证计划DVP的一部分（来源：左成钢）
图中测试分为6组，每组2个样品，测试项目共计44个。而这仅仅是机械、温度类测试计划，还不包含电性能及EMC类，大家应该能感受到这个测试的复杂度和难度了吧。
按照笔者的经验，零部件DV测试一般耗时半年以上，即使最顺利的情况下也要3个月以上，如果有问题还要反复整改调试，甚至更改设计，那时间就没谱了（改硬件1个月以上，模具可能要2个月以上）。以EMC测试为例，有的一个项目可能就得花一两天，如果出问题可能一周都搞不定，而试验室是按小时收费的，一小时一般1000元人民币左右。另外，复杂产品的自动化DV测试台架也极其昂贵，可能动辄就得几十上百万，并且经常一下就得做两个来缩短测试周期，这样许多测试就可以并行，但是成本就很高了。
我们再来聊下各个OEM的企标。前面讲过，各大OEM都是要求Tier 1采用自家标准及等级进行产品测试的，而非直接按照ISO/IEC标准来，所以一般Tier 1是没有自己家独有的测试标准的，这个我们在《从智能座舱芯片看SIP技术》里分析汽车行业的封闭性时讲过，在此不再赘述。
一汽、大众、福特、GM、Volvo EMC标准举例（来源：左成钢）
综合来讲，各家标准在测试项目命名、分类、分组、测试顺序、要求等级等方面的差异还是不小的，某些测试项目是ISO/IEC标准中是没有的，比如福特、大众的不少标准都是高于ISO/IEC标准的，有的三方试验室如果没有专用设备，某些测试项目都是测不了的。各家标准的对比这个事情比较复杂，写出来估计大家也看不下去，在此略过不谈。
2.3.1福特认可大众的测试标准吗？
有个问题不知道小伙伴们想到没有，AEC标准的初衷是为了器件资格通用化，这极大地降低了OEM的器件选择、使用及变更成本，此后AEC标准的确实实现了行业内的电子器件的资格通用化。那么电子零部件呢？如果一个ECU通过了大众的测试标准，福特能认可吗？以笔者的经验，基本不可能。
这其中涉及两个问题，一是ECU本身的非通用化设计，这个我们在《从智能座舱芯片看SIP技术》中讲过，每家Tier 1的ECU都是给OEM定制的，这就决定了其很难通用，那么有通用的案例吗？有，笔者见过某Tier 1给某OEM定制开发的一个ECU，后来就用到了另一个OEM的项目上。这就要说第二个问题了，就是各OEM之间的零部件资格通用化问题，上面讲过，因为各OEM企标不同，零部件资格通用化问题基本上是无解的，大众不可能认可福特，通用也不认可现代，只有一种情况可能可以，就是小OEM认可大OEM的标准，或者Tier 1拥有话语权且通用性很高的ECU，比如网关、安全气囊控制器等，Tier 1就可以一鱼多吃。
至于为什么OEM之间电子零部件不能通用化，这个其实也很好理解。我们拿整车电源环境来举例，比如不同OEM的车，其整车电压环境可能就存在差异，福特针对地漂（Ground offset）测试就和ISO16750-2标准要求差异较大，福特要求在GND上加脉冲，而ISO16750-2只要求加固定幅度的电压偏移即可。
福特地漂测试要求（来源：福特电气测试标准）
我们之前在《自动驾驶商用车需要什么样的电气架构？》里面举过印度电网的例子，印度因为电网电压不稳，直至现在，居民家中还需要装稳压器来保证家电的使用安全，否则空调、电视就可能烧掉。换到车上道理也一样，有的车电源环境比较好，OEM的测试要求可能就没有相应的电压脉冲测试项，相应地，Tier 1就不会在ECU端增加“稳压器”，也就是业内讲的TVS（瞬变电压抑制二极管Transient Voltage Suppressors）器件，以降低成本。但如果直接把这个ECU装到别的OEM的车型上，而对方车辆的电源环境不那么好，那么ECU就有损坏的风险。
所以小伙伴们有没有发现，电子元器件较容易做到资格通用化，而零部件则涉及到了具体的应用及成本，针对不同的应用就有不同的设计方案和测试标准，所以电子零部件很难做到不同OEM之间的资格通用化。当然也不是绝对不能，通用化产品就可以，但通用化产品就要求产品设计有一定的设计冗余及性能加强，这就涉及到成本了，我们略过不提，总之鱼与熊掌不可兼得。
2.3.2 抛开等级谈测试就是耍流氓
我们再谈一下具体测试项目中相应测试等级的问题，这个没做过产品测试的小伙伴们可能不了解，吃瓜群众就更不清楚了。其实每项测试里面都是有相应的测试等级及产品功能状态等级要求的，我们就拿常用的ISO16750来讲，对于12V系统，供电电压就分了四个等级，从A到D。产品的功能状态又分了5级，从A到E。
ISO16750测试要求（来源：ISO16750-1,2）
我大概解释一下：
A级：试验过程中及做完都正常，等级最高；
B级：试验过程中有偏差；
C级：试验过程中不满足要求，结束后自动回复正常；
D级：试验过程中不满足要求，结束后需重启；
E级：试验过程中不满足要求，结束后损坏；
小伙伴们看完啥感受？是不是抛开等级谈试验就是耍流氓？就像我们常说的水喝多了都会中毒，抛开剂量谈毒性就是耍流氓一样。我们回到开头那家激光雷达厂商说的，他们的产品通过了加速度是28m/s²的振动测试，那我们根据某OEM的测试标准来看下，这个测试参数究竟属于哪种水平。
国内某OEM的振动测试标准-部分（来源：左成钢）
这家OEM标准中的振动测试从轻度、中度、剧烈到极度剧烈，共分了9个等级，极度剧烈的最高加速度为294 m/s²，还有9个测试维度，包含安装方式、频率、加速度、扫频类型等，而A厂家仅提到了一个28m/s²的加速度，是高还是低，测完以后样品啥状态？一句话都没提，这就等于啥也没说啊。
三．AEC-Q102标准在激光雷达的应用进度
上面我们讲了针对激光雷达的器件级车规标准及零部件级行业标准，接下来我们看下AEC标准在激光雷达上的应用及车规级激光雷达的上车速度。
前面讲过，AEC-Q102的正式发布时间是2020年4月6日，在此之前并没有针对Laser器件的AEC标准。那么问题来了，在此之前发布的宣称达到了“车规级”的激光雷达还是“车规级”吗？我们来分析一下。
欧司朗作为全球光电器件的巨头，在2019年9月宣布了其符合AEC-Q102的四通道激光器。注意，这是宣布，离实际量产能用，还有很长的时间。这一点没做过工程设计的小伙伴们可能不太有感觉，就比如新闻上发布了某项新技术，大家就认为马上就能用上了，其实上还差得远呢。这中间大概的关系是这样的：实验室—Tier 2企业à—Tier 1企业—OEM—用户，大家可以看到，从实验室到用户，中间还隔着很多道，其中可能还有Tier n企业，产业链很长且很复杂。
欧司朗宣布世界上首款符合AEC-Q102的四通道激光器（来源：osram.com）
根据上图及器件datasheet可以提取到几个关键信息：
(1)此激光器可以用于激光雷达；
(2)器件通过了AEC-Q102认证；
(3)SPL S1L90A_3器件手册初版发布时间是2022年2月。
做过汽车电子产品设计的小伙伴们应该了解上面的信息意味着什么，我在这里还是科普一下，带大家了解一下汽车电子产品设计的过程。
其实汽车电子产品设计，是极少在量产项目中直接采用全新器件的，一是为了保证产品的可靠性，毕竟从来没用过，是不敢冒这个险的；二是为了降低BOM成本，毕竟新东西刚量产都贵，因为还没上量呢，成本还降不下来。
接下来我就从一颗芯片开始，讲一下一个新技术从发布到量产的流程。
芯片供应商Tier 2制定芯片规划（Roadmap），各Tier 1及OEM调研；
芯片供应商确定芯片开发时间；
Tier 2提供免費工程样片，Tier 1预演（advance）项目设计导入；
Tier 2提供量产芯片，Tier 1采用量产芯片进行DV（Design Validation设计验证）；
采用新器件的Tier 1的项目SOP，产品量产；
OEM采用此Tier 1产品的车型量产。
新器件导入项目流程（来源：左成钢）
从上面的新器件导入流程我们可以看到，一颗新器件量产需要1年以上时间，Tier 1设计好还需要1年时间，这差不多就需要2年或3年时间，这已经算是比较快的了，要知道一般的汽车电子零部件，一个项目从立项到SOP就是3年左右。如果从芯片供应商做推广开始算，期间少说也得3年时间了。从欧司朗的那颗激光器量产时间我们也能看出来，器件从发布到量产，期间经过了2年零5个月的时间，并且器件发布时间还稍早于AEC-Q102标准发布时间。
那么能不能再快一点呢？可以！
芯片在工程样片阶段就导入量产项目，如图中红色虚线箭头所示，跳过验证阶段。待芯片一量产，马上进入DV，少则三个月，多则半年就可以达到临近SOP状态（指产品硬件冻结，软件大概率还在更新）。
那么这样能有多快呢？这就取决于芯片供应商和项目本身了，顺利的话，说不定1年就SOP了，但还真没怎么见过这么玩的，尤其是涉及到安全功能的零部件，OEM敢，Tier 1估计也不敢，因为出问题是要负责的。
我们来总结一下：
1.AEC-Q102正式发布时间是2020年4月6日；
2.全球第一款满足AEC-Q102的激光器件量产时间在2022年2月；
3.激光器件上车大概需要1～2年的时间；
总结
最后我们做个总结：
(1)汽车电子零部件目前没有统一的行业资格认可。
(2)笔者认为车规级激光雷达需要同时满足的四个标准是：器件全车规、满足行业设计开发要求、满足大型车企测试标准、实现批量前装；
(3)器件全车规是车型及整车长生命周期可靠性及一致性的基础；
(4)汽车电子设计的高要求是保证车辆全生命周期可靠性的决定性因素；
(5)满足车企测试标准是达到车载应用可靠性要求的基础；
(6)实现批量前装是对激光雷达可靠性及一致性的背书；
(7)车规级激光器件从发布到量产需要2年左右的时间；
(8)车规级激光雷达从车规级器件量产到激光雷达量产需要1～2年的时间；
参考资料：
1.鱼龙混杂、暂无行标，车规级激光雷达用了什么车规？汽车之家
2.“车规级”与“功能安全”（ISO26262）的区别，九章智驾
3.5万字长文讲清什么是“车规级”，九章智驾
4.从智能座舱芯片看SIP技术，九章智驾
5.自动驾驶商用车需要什么样的电气架构？九章智驾
写在最后
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