汽车无线通信芯片—车规AEC-Q100认证

1. 无线通信芯片介绍

随着信息、计算和芯片技术的迅速发展，外界信息交互需求日益增长，车内电子系统数量不断增加，汽车电子系统变得越来越复杂，各个系统间的信息传递需要通信网络的有力支撑。根据通信连接形态的不同，汽车通信应用分为无线通信和有线通信。无线通信主要用于实现V2V（汽车与汽车互联）、或者V2X（汽车与用户设备互联，或汽车与其它设备，如通信基站和卫星的通信等连接）。有线通信主要用于车内设备之间的各种数据传输。

无线通信按照传输距离可划分为广域网通信和局域网通信。广域网通信包括移动蜂窝网络通信、卫星GNSS通信；局域网通信包括V2X直连通信、蓝牙、Wi-Fi、UWB等。无线通信支持通信速率从1Mbps到数Gbps。

 

2. 各类无线通信芯片

 

（1）移动蜂窝芯片

蜂窝移动通信（Cellular Mobile Communication）采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信。主要特征是终端的移动性，并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。蜂窝通信从20世纪80年代至今，已经发展到第五代（5G）。

与手机移动通信类似，汽车移动通信通过接入通信基站实现信息的发送和接收。移动蜂窝芯片是负责车与基站通信的芯片，其根据移动通信制式划分为2G/3G/4G/5G移动蜂窝芯片。目前，汽车移动通信应用比较广的是4G，5G的渗透率也正在快速提升。相比于旧的版本，5G通信芯片在传输速率、低延时、可靠性等性能上都有较大提升。

（2）V2X直连通信芯片

V2X直连通信主流采用C-V2X技术，包含LTE-V2X技术和NR-V2X技术，是基于LTE/NR蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术，用于实现车辆与周围的车、人、基础设施等全方位连接和通信，满足低时延、高可靠等特殊严苛的技术要求，赋能汽车智能化和网联化变革，V2X可以感知到视距外行人、车辆、交通信号灯等信息，协助感知、高精定位、规划、决策、控制等，提高车辆的智能化等级。

（3）蓝牙芯片

蓝牙技术由美国蓝牙技术联盟制定并发布，可实现短距离内设备之间点对点或点对多点的短距离数据交换。蓝牙技术采用2.4GHz频段通信，传输速率最大超过20Mbps，具有功耗低、自组网和成本低的优势，适合覆盖距离在300米以内、数据传输量较小的通信。

蓝牙芯片是一种集成蓝牙功能的电路集合，主流制程一般为28nm，包括无线射频单元、基带域链路控制单元、链路管理单元等，通过无线连接将固定和移动信息设备组成个人局域网，实现设备之间无线互连通信。根据蓝牙传输标准划分，蓝牙芯片可分为常规蓝牙芯片及BLE（低功耗蓝牙）芯片。

（4）GNSS 导航芯片

GNSS导航定位系统包括美国GPS系统、俄罗斯Glonass系统、欧洲Galileo和中国“北斗”系统，在频段上，GNSS包括L1：1575.42MHz、L2：1227.6MHz和L5：1176.45MHz三种频段，其中，L2一般用于军用场合。

GNSS导航芯片是导航终端的核心，其定位精度、功耗、体积等方面的性能直接影响导航系统的运行表现。GNSS芯片包括基带芯片和射频芯片，射频芯片负责接收信号，基带芯片负责对接收到的基带信号进行解码，主流GNSS芯片均采用基带和射频芯片集成的方式。GNSS芯片配合算法共同决定了GNSS系统的导航定位精度，目前，主流GNSS芯片均支持GPS/Glonass/Galieo/北斗多模和L1/L5双频制式，主流制程一般在14nm-28nm，定位精度已提升至亚米级甚至厘米级。

汽车GNSS芯片主要用于导航定位、紧急援助、车队管理（包括保险）以及智能驾驶，一般集成在V2X（OBU）、TBOX或车机中，随着智能网联汽车的快速发展，基于卫星的定位可为多传感器数据融合提供重要基础和支撑，GNSS芯片在汽车领域的渗透率不断提升。

 

（5）UWB 芯片

UWB，为超宽带无线通信技术（Ultra Wide Band），通过发送和接收具有纳秒或皮秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而在3.1~10.6GHz频段上具有500MHz以上量级带宽。UWB通信具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，实验室理想情况可以实现10cm左右的高精度定位，实际环境精度能达到亚米级。

UWB芯片作为实现UWB功能应用的核心电路集合，目前其主流制程一般在28nm。UWB频率带宽较大，脉冲波形非常窄，决定了UWB芯片内部射频及模拟模块需要支持更高的带宽；同时，由于UWB 芯片是利用电磁波的飞行时间来做测距，时间戳要解算得非常准确，芯片信号处理部分不能引入过多的非固定延迟；此外，UWB芯片应用需要有大量工程实例算法迭代，开发难度较大。UWB芯片主要评价指标包括：速率脉冲模式、频段、功耗、面积、成本等

由于在高精定位、低功耗和安全性方面优于其他技术（Wi-Fi和蓝牙），UWB正在成为智能汽车多场景功能落地的关键技术支撑，一辆汽车大约需要用5个UWB芯片，可应用于车辆无钥匙进入等场景的定位辅助、智能尾门功能、汽车雷达活体检测、自动泊车辅助等，目前多个车企均配备了基于UWB 技术的新一代数字化车钥匙。

 

3.国产通信类芯片发展情况

（1）移动蜂窝芯片和V2X直连通信芯片

国内蜂窝通信技术以及芯片能力技术储备较充分，在国际上位居前列。汽车领域的蜂窝通信集成SoC市场呈开放竞争状态，典型的汽车蜂窝联网芯片平台包括高通推出的骁龙4G汽车平台和5G汽车平台，海思巴龙和麒麟设计能力追平国际水平，短期受限于生产制造影响国内供应，长期看风险可控，同时，紫光展锐也在积极规划研发与高通对标的汽车芯片。无论是高通还是国内自主移动蜂窝芯片，均已经被多个国际汽车厂商采用，相关产品已经商用。国内移动蜂窝芯片在设计上存在较强的应用潜力，但从长期发展来看，受限于当前国际形势以及全球半导体产能短缺影响，需要解决制造方面的问题。在V2X直连通信芯片方面，目前国内均采用与移动蜂窝芯片集成的方式，国内华为、大唐已经推出量产的LTE-V2X直连通信芯片，处于国际前沿水平。

（2）蓝牙芯片

中国蓝牙芯片行业参与者多集中在低端蓝牙芯片市场，利润空间较小，中国本土低端蓝牙芯片供应商通过购买CEVA协议栈，或采用CEVA成熟IP，针对国际大厂产品做兼容，协议栈的兼容性以及应用层的经验不多。为打破高端蓝牙芯片市场垄断局面，部分中国本土蓝牙芯片厂商积极布局高端蓝牙芯片市场，以桃芯科技、恒玄科技、珠海炬芯和紫光展锐为代表的中国本土企业有望打破中国高端蓝牙芯片市场被欧美厂商垄断局面。

（3）Wi-Fi芯片

目前，Wi-Fi芯片的竞争很激烈，很多本土设计开发Wi-Fi芯片的企业成立时间短，更多的选择从消费类或工业IoT市场出发，能提供车规类Wi-Fi芯片的比较少，是国产芯片要解决的主要领域之一。

车用Wi-Fi芯片更多应用于车内热点AP，手机连接投屏，软件升级等座舱的功能应用，工作环境相对宽松，车企及零部件企业可考虑评估工业类的芯片，在零部件组件上增加防护措施，进而考虑选择工业类的Wi-Fi芯片。

以下是部分国内Wi-Fi物联网芯片企业及产品。

（4）GNSS导航芯片

国际主流芯片厂商发展较早，利用相对优势打开双模芯片市场。国产芯片厂商在早期面临人才不足、核心技术被高通、博通等公司垄断的困境。

经过近几年的发展，华大北斗、北斗星通、华为海思、紫光展锐等国内企业逐步突破技术瓶颈后来居上，芯片和解决方案能力已经在全球范围崭露头角总体性能达到甚至优于国际同类产品，全面实现国产应用，从产业链源头支撑中国北斗GNSS系统建设。当前，北斗导航芯片全部实现国产，模块累计销量已突破8000万片，高精度板卡和天线销量已占据国内30%和90%的市场份额，并输出到100余个国家和地区，在“一带一路”沿线国家开拓市场。国内华大北斗主要从事导航定位芯片、卫星定位、定位算法的研发工作，主要面向汽车互联和智能终端等领域，目前华大北斗的GNSS芯片已经实现了厘米级的定位精度。紫光展锐推出了高性能、高集成度、全国产自研的双频卫星定位导航授时芯片，支持GPS/北斗/GLONASS/Galileo等全球主流导航系统，具有小尺寸、低功耗、抗干扰等特性，且支持车规标准。此外，北斗星通、武汉梦芯科技等均推出了基于国内北斗定位系统的GNSS导航芯片，我国在GNSS导航芯片上已基本实现自主可控，全球竞争力加速提升。

（5）UWB芯片

在汽车UWB芯片上，车规级UWB芯片关键技术基本被国外垄断，国内厂商目前大部分采用恩智浦通信协议转用的方式，未来需要重点突破。

 

无线通信芯片需要通过的车规AEC-Q100认证

对于车载通信芯片，通常需要符合AEC-Q100的相关认证要求。这意味着在设计和制造这些芯片时，遵循了AEC-Q100的测试方法和指南，能够确保产品在汽车环境中的稳定运行，满足可靠性和耐久性的要求。

 

此外，值得注意的是，AEC-Q100认证并非仅适用于射频芯片，它还涵盖了汽车电子系统中的其他元器件。因此，车辆制造商在选择车载通信芯片时，通常会优先考虑符合AEC-Q100认证的产品，以确保整个汽车电子系统的质量和可靠性。

 

车规认证之AEC-Q100

汽车电子委员会(AEC- Automotive Electronics Council)由克莱斯勒(Chrysler) 、福特(Ford) 和通用汽车公司(General Motors)成立，旨在制定电气元件的通用质量标准。第一版AEC标准是1994年推出的，100针对集成电路，101针对分离元件，102针对光电元件，104针对MCM模块，200针对被动元件。AEC-Q100作为目前应用最为广泛和基本的车规级，它近乎强制，而功能安全并非强制，仅为建议性。更多车规级认证技术咨询: 刘工13625289200。

 

AEC-Q100 关键测试类别包括：

 

1） AcceleratedEnvironment Stress （加速环境压力）

2） Accelerate LifetimeSimulation （加速寿命仿真）

3） Packaging/Assembly （封装/组装）

4） Die Fabrication （芯片制程）

5） ElectricalVerification （电气验证）

6） Defect Screening （不良品筛选）

7） Cavity PackageIntegrity （腔体封装完整性）

 

华碧实验室是国内领先的集检测、鉴定、认证和研发为一体的第三方检测与分析的新型综合实验室，拥有丰富的车规级电子认证经验，已成功帮助300多家企业顺利通过AEC-Q系列认证，通过AEC-Q100对每一个芯片个案进行严格的质量与可靠度确认。