克服汽车电子可靠性工程挑战

汽车的基本结构几十年来没有改变过:四个轮子、发动机、收音机、车门、引擎盖等。什么有改变的是汽车电子设备。自20世纪70年代以来，电子产品占物料清单(BOM)的比例从5%左右上升到35%以上预计到2030年将超过50% (Statista)。

现代汽车中的电子元件

随着智能手机市场的饱和，加入更多的汽车电子产品对电子行业来说是一个好消息。但是，车辆的测试要求和使用环境对可靠性工程提出了传统设计和测试没有考虑到的挑战，从而导致故障。

让我们来看看汽车电子如何以及为什么需要考虑超越传统方法来确保成功的可靠性工程。

了解Ansys Sherlock如何提高汽万博车电子产品的可靠性．

汽车电子的四大类

现代汽车的安全特性

汽车电子行业50年来的增长可以分为四类。

1. 功能的电子产品(对车辆运行至关重要):防抱死制动系统(ABS)、自动变速器控制、启动器、燃油喷射、前灯、机电驻车制动器。
2. 符合法规的电子产品(由美国国家公路交通安全管理局或美国交通部授权):安全气囊、排放控制、倒车摄像头、碰撞检测雷达。
3. 区分电子(独特的、以客户为导向的技术):信息娱乐、自适应巡航控制、Wi-Fi连接和高级驾驶辅助系统(ADAS)。
4. 增长机会(适用于一般车辆):碰撞检测、仪表盘显示器、平视显示器(HUD)、增强的信息娱乐系统、车对车通信(V2V)和改进的Wi-Fi。

自动驾驶汽车的出现就没有这么简单了。自动驾驶汽车通过增加高速公路容量和交通流量，比人类驾驶员更快的响应时间，更少的燃料消耗和更少的污染，提供了巨大的改进潜力。汽车制造商正在努力确保这些车辆在日常交通和恶劣的越野环境中都能安全运行，以克服消费者的一些疑虑。

可靠性工程挑战:失败测试

电子产品运行的计算机环境相对较好，通常包括:

• 静止/有限的振动。
• 几乎没有机械冲击。
• 低湿度/受控温度的办公环境。
• 可预测的占空比。

在这种情况下，对可靠性的担忧通常是事后才想到的。然而，汽车电子所暴露的压力源完全改变了游戏规则。这些压力源包括:

• 广泛的用例。
• 升高温度。
• 温度波动大。
• 持续的振动，在发生事故的情况下，突然的冲击。

汽车电子的挑战之一是难以使用环境测试进行设计验证(DV)。电子产品的失效机制很难加速。电子产品可以嵌入需要长时间停留以稳定温度的大型系统中，并且故障行为可能难以检测。通过利用其他市场(如计算机)的经验来克服这些限制的尝试越来越有限，因为汽车原始设备制造商发现自己处于最新技术的最前沿。

可靠性工程挑战:半导体和板级可靠性

许多出版物都承认，当今数字集成电路的特征尺寸不断缩小(降至4nm!)，这使得它们越来越有可能在汽车的使用寿命中首先失效，远远早于腐蚀(车身面板)、疲劳(焊接)和磨损(皮带)等传统领域。无人驾驶出租车尤其如此，因为它将最先进的电子设备与24小时运营相结合。随着不同的环境加速不同的固态机制，器件的放置和操作变得至关重要。

• 高温加速电介质击穿和偏置温度不稳定。
• 低温加速了热载体效应。

基于Ansys Motion的动力传动系统仿真万博

汽车一级供应商和原始设备制造商的一流设计团队已经认识到这种日益增加的风险，他们越来越多地寻找传统设计规则、设计审查和物理测试的替代方案。最有希望的方法是在DV中引入更多的仿真，世界上已经有几个组织实施了这种方法。

下载“成功实现板级可靠性的6个步骤”白皮书以了解更多信息．

可靠性最佳实践设计

汽车电子设备带来的挑战是真实存在的，但它们并非无法克服可靠性设计(DfR)最佳实践应用于生命周期的早期——甚至在电路板构建之前。万博Ansys为汽车电子可靠性提供了完整的工作流程，使用一系列基于强大且经过充分验证的仿真引擎的软件工具。其中包括嵌入其中的铸造厂模型万博Ansys红鹰和万博Ansys图腾，电迁移预测内万博Ansys SIwave可靠性预测万博Ansys夏洛克．Sherlock帮助产品严格符合汽车压力源的要求，包括热、冲击、振动和高密万博网度板的挑战。结果呢?可靠的产品，更少的万博网时间花费在产品鉴定，减少测试周期和相关成本。

与其他行业一样，汽车电子的快速发展是不可避免的，而且将继续如此。访问万博Ansys夏洛克。免费试用了解如何提高电子产品的可靠性。