PCB（Printed Circuit Board），中文名稱為印制電路板，又稱印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣相互連接的載體。PCBA是英文Printed Circuit Board Assembly 的簡稱，也就是說PCB空板經(jīng)過SMT貼片或經(jīng)過DIP插件的整個制程，簡稱PCBA。

由于在PCB/及PCBA在生產(chǎn)過程由各種可控不可控原因造成漏電、開路（線路、孔）、焊接不良、爆板分層等失效現(xiàn)象時常出現(xiàn)，容易引起供應(yīng)商與終端客戶間的質(zhì)量責(zé)任糾紛，而通過對PCB及PCBA的失效現(xiàn)象進(jìn)行失效分析，通過一系列儀器進(jìn)行分析驗(yàn)證，找出失效原因，挖掘失效機(jī)理，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，具有非常重要的作用。

一輛汽車有多少芯片？如今，汽車由機(jī)械產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)化為電子產(chǎn)品，從鎖車門到計算燃油效率，再到緊急制動、牽引力控制和自動泊車，都需要數(shù)字化技術(shù)的支持，而這一切都離不開車規(guī)級芯片。汽車內(nèi)芯片的數(shù)量在不斷增加，傳統(tǒng)汽車需要約500-600顆，智能汽車需要的芯片則達(dá)到了約1000-2000顆。

消費(fèi)電子芯片和車規(guī)芯片的設(shè)計考慮重點(diǎn)有很大不同，導(dǎo)致工藝制程也有很大不同。

兩者的側(cè)重點(diǎn)有所不同

手機(jī)芯片：天下武功唯快不破

不管是手機(jī)，平板電腦，機(jī)頂盒還是智能穿戴設(shè)備消費(fèi)電子芯片，在研發(fā)階段都會考慮性能，功耗和成本等三個方面維度。

智能機(jī)時代芯片性能強(qiáng)與弱成為了評價一個型號優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，不管是開黑王者榮耀，還是吃雞和平精英都可以用更強(qiáng)的CPU芯片來帶來極致游戲感受。以高通驍龍865芯片為例，采用1*Cortex-A77（2.84GHz）+3*Cortex A77（2.42GHz ）+4*Cortex-A55（1.8GHz ）的架構(gòu)，NPU可以實(shí)現(xiàn)15萬億次/秒的運(yùn)算能：ISP速度達(dá)到了20億像素/秒的處理速度，可以支持2億像素攝像頭。

一塊芯片上數(shù)十億個晶體管在高頻工作時，會產(chǎn)生大量的動態(tài)功耗、短路功耗和漏電功耗，如果不加以控制，不僅會出現(xiàn)計算錯誤的結(jié)果，甚至可以把電路中某些環(huán)節(jié)會融合到一起而使得芯片無法修復(fù)。所以消費(fèi)電子除了追求性能外，還要兼顧功耗問題，不然很容易出現(xiàn)機(jī)身燙手、待機(jī)時間減少、使用體驗(yàn)下降等問題。

不同芯片的性能排行榜

汽車芯片：穩(wěn)定壓倒一切

汽車芯片因其交通工具的特殊性而十分注重可靠性，安全性及長效性！

為何首推可靠性？由于車規(guī)芯片的特點(diǎn)：

一、是車輛運(yùn)行環(huán)境惡劣

發(fā)動機(jī)艙內(nèi)溫度區(qū)間為-40°C~150°C，所以車輛芯片要滿足這一較大溫度運(yùn)行區(qū)間，消費(fèi)芯片僅要滿足0°C~70°C的運(yùn)行環(huán)境。加之車輛行進(jìn)時會遇到較多振動與沖擊，且車內(nèi)環(huán)境濕度大，粉塵大，侵蝕大等問題遠(yuǎn)超消費(fèi)芯片所需。

二、汽車產(chǎn)品的設(shè)計壽命更長

手機(jī)的生命周期在3年，最多不超過5年，而汽車設(shè)計壽命普遍都在 15 年或 20 萬 公里左右，遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子產(chǎn)品壽命要求。因此，汽車芯片的產(chǎn)品生命周期要求在15年以上，而供貨周期可能長達(dá)30年。

在這樣的情況下，如何保持芯片的一致性、可靠性，是車規(guī)芯片首先要考慮的問題。

并且，安全在汽車芯片中還顯得格外重要

汽車芯片的安全主要由功能安全與信息安全兩個方面組成。

手機(jī)芯片死掉可以停機(jī)重新啟動，但一旦汽車芯片宕機(jī)就有可能引發(fā)嚴(yán)重安全事故，這對于消費(fèi)者而言根本無從談起。因此，在汽車芯片設(shè)計時，首先要將功能安全放在架構(gòu)設(shè)計之初就成為車規(guī)芯片中極為重要的組成部分，采用獨(dú)立的安全島的設(shè)計，在關(guān)鍵模塊、計算模塊、總線、內(nèi)存等等都有ECC、CRC的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，包括整個生產(chǎn)過程都采用車規(guī)芯片的工藝，以確保車規(guī)芯片的功能安全。

隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣，信息安全變得越來越重要，汽車作為實(shí)時在線設(shè)備，其與網(wǎng)絡(luò)的溝通包括與車內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)溝通，都要加密數(shù)據(jù)，不然就有可能被黑客入侵。因此有必要預(yù)先將高性能加密校驗(yàn)?zāi)K嵌入到芯片內(nèi)部。針對功能安全，國際組織IEC發(fā)布了IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)，并衍生出了一系列適用不同行業(yè)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，如下圖：

最后，汽車芯片設(shè)計還要考慮長效性

手機(jī)芯片的發(fā)展基本遵循摩爾定律，每年都會發(fā)布新一代芯片，每年都有新旗艦機(jī)的上市，基本上一款芯片能滿足兩三年內(nèi)的軟件系統(tǒng)性能需求即可。但汽車開發(fā)周期較長，新車型從研發(fā)到上市驗(yàn)證需要至少兩年的時間，意味著汽車芯片設(shè)計必須具有前瞻性，能夠滿足顧客今后3~5年內(nèi)的一種前瞻性需求。此外，隨著當(dāng)前汽車中軟件數(shù)量的不斷增加，從芯片開發(fā)角度看，不僅需要支持多個操作系統(tǒng)，而且還需要支持軟件中不斷迭代的要求。

所以車規(guī)級芯片表現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化周期長、供應(yīng)體系閾值高等特點(diǎn)。進(jìn)入汽車電子主流供應(yīng)鏈體系需滿足多項基本要求：滿足北美汽車產(chǎn)業(yè)所推出的AEC-Q100(IC)、101(離散元件)、200 (被動零件)可靠度標(biāo)準(zhǔn)；遵從汽車電子、軟件功能安全國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262；符合ISO 21448預(yù)期功能安全，覆蓋基于非系統(tǒng)失效導(dǎo)致的安全隱患；符合ISO21434網(wǎng)絡(luò)安全要求，合理保證車輛及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全；滿足零失效供應(yīng)鏈品質(zhì)管理準(zhǔn)則IATF 16949標(biāo)準(zhǔn)。基本上一個芯片車規(guī)級認(rèn)證一般需要3-5年的時間，這對于芯片廠商來說是巨大的技術(shù)成本，生產(chǎn)成本和時間成本考驗(yàn)。Mobileye 用了整整8年才獲得第一張車企訂單，英偉達(dá)當(dāng)前主力芯片Xavier的研發(fā)耗資達(dá) 20 億美元。

兩者使用的工藝制程不同

芯片制作時，減小芯片內(nèi)部電路間距離能將較少晶體管塞到較少芯片上，使其運(yùn)算性能較強(qiáng)，同時也能帶來降低功耗。所以從早期微米到晚期納米芯片對制程工藝大小十分重視。然而制程不可能無限地收縮，電晶體收縮至約20納米時會遭遇量子物理上的困擾，晶體管漏電，抵消了收縮柵極長度所帶來的好處。為了解決這個問題，加州大學(xué)伯克利分校的胡正明教授發(fā)明了鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）大幅改善電路控制并減少漏電流。

傳統(tǒng)車用芯片的制備，因汽車自身空間大，集成度要求不如手機(jī)這種消費(fèi)電子迫切。加之車用芯片以發(fā)電機(jī)，底盤，安全和車燈控制等為核心的低算力領(lǐng)域使得汽車芯片并沒有象消費(fèi)電子芯片那樣狂熱地追逐高級制程工藝，而是傾向于優(yōu)先選擇成熟的制程工藝。不過隨著汽車智能化的發(fā)展，更高級別的自動駕駛對高算力的急迫需求，將推動著汽車算力平臺制程向7納米及以下延伸。

從整體上看，中國芯片產(chǎn)業(yè)起步晚、基礎(chǔ)差，在車規(guī)級研發(fā)與量產(chǎn)應(yīng)用過程中也面臨著很多限制。國外芯片巨頭依然占領(lǐng)中國本土車用半導(dǎo)體芯片市場國內(nèi)公司技術(shù)積累，資金和人才都不能和國際巨頭競爭大環(huán)境，中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)要想取得突破并走向強(qiáng)盛，不是一蹴而就的，必須立足于現(xiàn)在，按照行業(yè)發(fā)展客觀規(guī)律辦事，謹(jǐn)防畢其功于一役投機(jī)思維，防止出現(xiàn)投資過熱、盲目低水平重復(fù)建設(shè)等問題，抓住智能網(wǎng)聯(lián)與新能源的發(fā)展契機(jī)，才有可能由單點(diǎn)突破向生態(tài)突圍轉(zhuǎn)變。

導(dǎo)熱界面材料（TIM）廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車和消費(fèi)電子行業(yè)的電子元件散熱。目前，絕大多數(shù)TIM材料都是有機(jī)硅樹脂體系，因?yàn)橛袡C(jī)硅聚合物具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，物理特性隨溫度變化不明顯，例如粘度，模量等。這使得它們特別適合應(yīng)用在運(yùn)行中由于高功率或功率波動導(dǎo)致顯著溫度變化的場景中。然而隨著應(yīng)用場景多元化，有機(jī)硅TIM材料的一個普遍風(fēng)險也日漸突出，那就是有機(jī)硅油遷移問題，即揮發(fā)和滲油，會對電子元件造成一定危害，導(dǎo)致電子產(chǎn)品性能受到嚴(yán)重影響，產(chǎn)生“內(nèi)傷“而不易被發(fā)現(xiàn)。

在導(dǎo)熱材料中，導(dǎo)熱墊片主要是以有機(jī)硅材料為基體的復(fù)合材料，這類材料應(yīng)用非常廣泛。但是隨著應(yīng)用的多元化，有機(jī)硅體系的導(dǎo)熱墊片一個普遍的風(fēng)險慢慢地被關(guān)注，那就是揮發(fā)和滲油的問題。

目前導(dǎo)熱硅膠片等導(dǎo)熱材料大都是以硅膠為基體填充導(dǎo)熱粉體制成，其優(yōu)點(diǎn)是成本較低，導(dǎo)熱良好，具有較好的柔軟性，耐200°高溫，其缺點(diǎn)就是長期高溫下應(yīng)用有硅油析出，硅氧烷揮發(fā)。

有機(jī)硅低分子揮發(fā)和滲油的危害:

●安防監(jiān)控和攝像設(shè)備- 揮發(fā)的有機(jī)硅成分會凝結(jié)在鏡面上，污染鏡頭，影響圖像清晰度；

● 光學(xué)器件- 揮發(fā)出的有機(jī)硅凝結(jié)后影響器件透光率；

● 微型馬達(dá)-引起線圈銅線的腐蝕；

● 硬盤（HDD）- 滲出的硅油吸附粉塵，造成損傷讀取磁頭，損傷記錄膜，不能正確讀寫數(shù)據(jù)；

● 未聚合的硅氧烷，滲出的硅氧烷隨著時間遷移到電路板上，吸附灰塵，可能造成短路；

● 揮發(fā)的硅氧烷在極端條件下，將會形成二氧化硅的絕緣層，造成接觸失效。