支持汽車安全的最新汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)“ISO 26262”
近年來，在汽車領(lǐng)域，隨著自動駕駛技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新并迅速發(fā)展，越來越需要有助于在緊急情況下防患于未然的功能（功能安全）、以及將功能安全標(biāo)準(zhǔn)化的ISO 26262等標(biāo)準(zhǔn)。特別是在技術(shù)創(chuàng)新卓著的中國，ISO 26262（功能安全）已被確立為以“GB/T”開頭的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，ISO 26262的第一版中文譯本“GB/T 34590”已于2017年10月發(fā)布，并且已于2018年5月起開始施行。
在這種背景下，不僅汽車制造商（OEM），越來越多的汽車電子產(chǎn)品制造商（Tier1）也紛紛加速了功能安全支持，從全球范圍來看，實現(xiàn)功能安全已經(jīng)是必經(jīng)之路。
羅姆自2017年在業(yè)界率先開發(fā)由液晶驅(qū)動電源IC等構(gòu)成的、支持功能安全的液晶面板芯片組，并在2018年取得ISO26262開發(fā)工藝認(rèn)證等，不斷推進(jìn)支持汽車功能安全的產(chǎn)品開發(fā)。
本文將從半導(dǎo)體制造商的角度，在對功能安全和ISO 26262的關(guān)注度日益增加，并需要采取行動積極應(yīng)對的背景下。
<功能安全的思路>
在介紹“功能安全”時，經(jīng)常引用的術(shù)語是“本質(zhì)安全”。在此希望通過與“本質(zhì)安全”的比較來介紹“功能安全”。“本質(zhì)安全”是一種通過消除危險原因來確保安全的方法。而“功能安全”是通過功能方面的努力將風(fēng)險降低到可接受水平來確保安全的方法。
例如，以道路和鐵路交叉口為例，讓我們來思考一下應(yīng)該采取什么措施來避免汽車和火車之間發(fā)生碰撞。
為了消除道路和鐵路交叉的危險原因，將道路和鐵路分開，建立交橋來避免碰撞的做法就是基于“本質(zhì)安全”的思路。按照“本質(zhì)安全”的思路，采用立交橋的做法，可以從物理上消除汽車與火車之間的碰撞。
而“功能安全”的方法則可能是通過設(shè)置鐵路道口來避免碰撞。在道路與鐵路的交叉處設(shè)置警報器和欄桿，在鐵路上安裝傳感器，當(dāng)傳感器檢測到火車接近時，警報器響起，并降下欄桿。當(dāng)另外的傳感器檢測到火車已經(jīng)通過時，警報器停止，并升起欄木機(jī)。雖然道路與鐵路在物理上仍然交叉，但可通過設(shè)置鐵路道口的方法將把汽車和火車相撞的風(fēng)險降低到可接受的水平。這就是“功能安全”的思路。
<什么是ISO 26262>
“ISO”是指International Organization for Standardization（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織），是總部位于瑞士日內(nèi)瓦的非政府機(jī)構(gòu)，旨在制定并推廣國際標(biāo)準(zhǔn)（IS：International Standard）。其中ISO 9001（質(zhì)量管理體系）和ISO 14001（環(huán)境管理體系）是非常有名的標(biāo)準(zhǔn)。
ISO 26262是汽車電氣／電子系統(tǒng)相關(guān)的“功能安全”國際標(biāo)準(zhǔn)。作為功能安全的母標(biāo)準(zhǔn)，存在著IEC 61508（International Electrotechnical Commission：國際電工委員會），ISO 26262是基于此并根據(jù)汽車的電氣／電子系統(tǒng)進(jìn)行修改而成的。
ISO 26262于2011年11月發(fā)布第一版，于2018年12月發(fā)布修訂后的第二版。在第一版中，涉及的對象是3,500kg以下的量產(chǎn)乘用車；在第二版中，對象范圍擴(kuò)大至卡車、公共汽車及兩輪機(jī)動車。關(guān)于半導(dǎo)體方面的指南，是在第二版的Part11新規(guī)定的。
雖然ISO 26262旨在實現(xiàn)功能安全，但它并不是法律。因此，不遵守ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)并不違法。但是，汽車制造商不會購買不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。汽車制造商通過根據(jù)ISO 26262設(shè)計電氣／電子系統(tǒng)來證明能夠確保汽車的安全。而且，設(shè)計應(yīng)確保即使發(fā)生了電氣／電子系統(tǒng)故障，也不會造成人身（不僅包括駕駛員和乘客，還包括行人等）傷害。
<獲得ISO 26262認(rèn)證的方法>
要取得上述ISO 26262的認(rèn)證，通常的做法是接受以TüV Rheinland、TüV SUD、SGS TüV、DNV-GL、TüV Saarland等為代表的第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)的審查，并取得認(rèn)證。
羅姆從2015年開始構(gòu)建ISO 26262的流程，約在2年半后的2018年3月，通過德國第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)TüV Rheinland獲得了ISO 26262的流程認(rèn)證。換句話說，羅姆的ISO 26262流程已經(jīng)被認(rèn)定為是符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的流程。一般通常的做法是根據(jù)顧問等外援的建議來構(gòu)建流程，但羅姆不止于此，還舉辦了多場研討會來學(xué)些和了解該標(biāo)準(zhǔn)，以調(diào)整方向，建立符合標(biāo)準(zhǔn)的流程。
<支持功能安全的車載應(yīng)用和羅姆的半導(dǎo)體產(chǎn)品例>
在最近的車載應(yīng)用中，半導(dǎo)體是如何為構(gòu)建功能安全作貢獻(xiàn)的，在此介紹一下羅姆的行動和解決方案。
1. 針對液晶面板的解決方案
在使用儀表盤和電子鏡的液晶面板應(yīng)用中，如果時序控制器控制兩個驅(qū)動器，把來自GPU的圖像數(shù)據(jù)直接顯示在液晶面板上的話，一旦發(fā)生顯示異常，將無法做任何操作，會直接導(dǎo)致事故發(fā)生。
針對這種問題，羅姆的車載用時序控制器，能夠監(jiān)測來自GPU的圖像數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)異常或輸入信號異常時，使之顯示黑屏，或通知微控制器使之顯示錯誤警告畫面等，從而讓駕駛員注意到異常，成功地解決了該問題。
而且，羅姆的液晶面板用芯片組，擁有控制各液晶驅(qū)動器的時序控制器：BU90AL210 / BU90AL211 / BU90AD410、驅(qū)動液晶面板的源極驅(qū)動器和柵極驅(qū)動器：ML9882 / ML9873 / ML9872、多功能電源IC：BM81810MUV、進(jìn)行圖像視頻校正的伽瑪校正IC：BD81849MUV，可從整體上確保液晶面板的功能安全。
2．針對ECU電源電路的解決方案
在汽車ECU（Electronic Control Unit）中，通常需要多個電源。該電源發(fā)生異常時可能會引發(fā)事故。因此，需要能夠監(jiān)控ECU內(nèi)的多個電源、并在發(fā)生異常時根據(jù)所異常進(jìn)行避免事故的處理，電源監(jiān)控IC就發(fā)揮著這個作用。電源監(jiān)控IC會監(jiān)控這些電壓，并在發(fā)生異常時通知MCU，提示其進(jìn)行處理。
如上所述，車載應(yīng)用要實現(xiàn)“功能安全”，不僅需要主功能，還需要“安全機(jī)制”，即能夠監(jiān)控主功能是否正常，當(dāng)發(fā)生異常時，能夠根據(jù)每種功能進(jìn)行處理，保護(hù)人員（包括駕駛員、乘客以及行人）安全的功能。此外，還需要能夠確認(rèn)這些“安全機(jī)制”是否在正常運(yùn)行的“自我診斷功能”。
針對這一問題，羅姆通過在獨立的電源監(jiān)控IC中內(nèi)置各種監(jiān)控功能和自我診斷功能，實現(xiàn)了可以輕松為現(xiàn)有電源增加功能安全性，并且已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的一款電源監(jiān)控IC，即可以監(jiān)控多個電源的電源監(jiān)控IC“BD39040MUF”。另外，具有更高檢測精度的“BD39042MUF”也正在開發(fā)中。
僅需在現(xiàn)有系統(tǒng)中添加電源監(jiān)控IC，既可以利用很小的空間實現(xiàn)功能安全所要求的電源監(jiān)控功能。羅姆的電源監(jiān)控IC，非常有助于簡化功能安全系統(tǒng)設(shè)計。
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