汽車電子控制單元測試系統(tǒng)設(shè)計

　SAE預(yù)測，到2010年，汽車中的電子設(shè)備平均將占到總價格的 40%!以美元為單位，2008年獨立半導(dǎo)體器件的銷售額約為200億(源自Databeans公司的市場調(diào)查)。這一數(shù)字因為眾所周知的原因在2009年將有所下降，但這是暫時性的，因為汽車?yán)锩嬉呀?jīng)再也不能沒有電子設(shè)備了。噴射系統(tǒng)，燃油控制，導(dǎo)航，安全系統(tǒng)全部在由電子設(shè)備控制。

　　所以，作為測試工程師，我們該如何處理下一代汽車電子控制單元(ElectronicControl Unit，ECU)裝配之前的復(fù)雜測試呢?什么樣的測試系統(tǒng)——我要強調(diào)的是“系統(tǒng)”，沒有任何單一的ATE平臺能夠完成所有的測試工作——是最合適的。在這篇短文中，我將努力使您更加了解各種應(yīng)用與測試策略。至少我希望幫助您理清思路，這樣您可以更加準(zhǔn)確地向系統(tǒng)集成商和/或ATE供應(yīng)商提問，并幫助您作出正確的選擇。

　　產(chǎn)品開發(fā)

　　當(dāng)然，所有新設(shè)計的產(chǎn)品在發(fā)布之前都要經(jīng)過驗證與測試。在實驗室測試策略中HILs(Hardware In the Loop)越發(fā)顯得重要。一般來講，這是主要用于測試ECU在遇到外部故障情況時的響應(yīng)，一般故障包括：丟失信號，短路到地或Vbat，或是錯誤數(shù)據(jù)。在 ATE行業(yè)中通常選擇故障注入開關(guān)系統(tǒng)(Fault Insertions switching system)實現(xiàn)這種測試。有幾家公司提供我上面提到的故障生成/注入的硬件設(shè)備。因為在汽車中ECU的安全性至關(guān)重要，所以高水平的此類測試也同樣非常重要。

　　過程測試

　　在裝配和品質(zhì)測試的過程中，汽車工業(yè)在引進新技術(shù)方面顯得有些保守。根據(jù)INEMI(International Electronics Manufacturing Initiative - http://www.inemi.org/)的報告，汽車工業(yè)在引進小尺寸封裝的PCB方面落后于其它行業(yè)。主要的影響因素是使用環(huán)境——溫度范圍 -40~+250攝氏度(尾氣傳感器的工作溫度可達580攝氏度)，多G的震動都要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要遠高于一般行業(yè)，如家用電腦。原器件密度也同樣比其它消費產(chǎn)品低很多。另外，在未來一段時間內(nèi)，汽車上的大部分時鐘也不會超過150MHz，測試點仍舊是在機械和電氣上可觸及的形式。這些信息表明ICT測試(In-circuit testing在線測試)在未來幾年內(nèi)仍將在裝配線上占據(jù)重要位置。

　　AOI(Automated Optical Inspection自動光學(xué)檢查)也很重要。對于電氣連接受限的ECU，AOI是最經(jīng)濟的加工測試方法。由于汽車ECU通常包含很多大功率——同時也是大尺寸的——器件如繼電器、線圈等，所以光學(xué)檢測時相機的高度和對ECU上大小器件同時對焦的能力非常重要。

　　出于質(zhì)保和可靠性的考慮，在汽車工業(yè)中也非?？粗匕袮XI(Automatic X-Ray Inspection自動X射線檢測)做為測試策略的一部分。因為BGA封裝的器件引腳數(shù)很多，所以驗證所有引腳都焊接牢固非常重要，特別是對于那些涉及到安全性的ECU：如ABS防抱死系統(tǒng)、安全氣囊控制器、主動式安全系統(tǒng)和線傳控制(X by Wire)等。因為汽車的轉(zhuǎn)向和剎車(即將實現(xiàn))全電子控制，所以在不遠的將來，這些測試將至關(guān)重要。

　　因為光學(xué)檢查看不到BGA芯片底下的部分，而且事實上不是所有的I/O都有引出端，所以AXI在測試策略中的重要性日益提高。盡管受到2008和2009經(jīng)濟衰退的影響，全世界年均新購的汽車數(shù)量仍高達5千萬輛(數(shù)據(jù)源自Automotive News – http://www.autonews.com/)。

　　目前的 AXI系統(tǒng)檢測速度很低(3D X射線檢測約為0.6平方英寸/秒，2D X射線檢測約為6平方英寸/秒)。如果提高檢測速度則ATE制造商也要相應(yīng)提高設(shè)備的分析速度，由此導(dǎo)致的成本上升在對成本敏感的汽車業(yè)中也是個重要的考慮因素。在很多情況下，可以通過對ECU進行部分X射線檢測，對其它部分采用AOI或ICT檢測的方式以保證生產(chǎn)線的效率。