WINDROSE ELECTRIC
R&D & Industrialisation

Ce que le grade automobile veut vraiment dire

L'expression est employée en permanence, mais elle ne désigne pas une qualification unique — elle en désigne quatre, indépendantes. Les confondre mène à des conclusions du type « cette puce est de grade automobile, donc elle peut prendre la décision de freinage ». Elle ne le peut pas.

Introduction technique
4
Qualifications distinctes
−40°C
Température plancher automobile
1000h
Essai de durée de vie à haute température
10–15yr
Engagement d'approvisionnement
1/36
Combinaisons atteignant ASIL-D
99%
Couverture de défaillance ASIL-D
01

Pas un label — une pile de certifications

Lorsqu'une puce est dite « de grade automobile », cette affirmation ne couvre peut-être qu'un seul des quatre points ci-dessous.

Un

Plage de température

La fenêtre entre le froid et le chaud dans laquelle elle fonctionne encore correctement.

AEC-Q100 Grade 0/1/2/3
Deux

Fiabilité

Des milliers d'heures de vieillissement, de cycles thermiques, de vibrations et de contrainte d'humidité.

AEC-Q100 / Q101 / Q200
Trois

Production & approvisionnement

Culture zéro défaut, traçabilité des lots, notification de modification, disponibilité sur dix ans.

IATF 16949 / PPAP
Quatre

Sécurité fonctionnelle

La capacité du système à contenir les conséquences lorsque le composant défaille.

ISO 26262 ASIL

Les deux plus souvent confondus sont le deuxième et le quatrième.

L'AEC-Q100 répond à « va-t-elle défaillir ? ». L'ISO 26262 répond à « que se passe-t-il quand elle défaille ? » Ce sont des qualifications entièrement distinctes. Une puce peut satisfaire intégralement l'AEC-Q100 et ne porter aucune capacité ASIL.

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Un — La température

Le plus concret des quatre. Les grades ne diffèrent que par la chaleur que le composant supporte — car son emplacement dans le véhicule décide de ce qu'il endure.

−40°C 0°C 85°C 105°C 125°C 150°C ← plus froid plus chaud → Commercial 0 to 70°C Industrial −40 to 85°C AEC-Q100 AUTOMOTIVE Grade 3 −40 to 85°C Grade 2 −40 to 105°C Grade 1 −40 to 125°C Grade 0 −40 to 150°C
Comparez le Grade 3 à l'Industriel. La plage de température est identique — −40 à +85 °C pour les deux — et pourtant ils ne sont pas équivalents. La différence n'est pas la température, c'est le deuxième point : la sévérité des essais et le niveau de taux de défaillance exigé. « Industriel équivaut à Grade 3 automobile » est une idée fausse répandue et coûteuse.

Selon leur emplacement dans le véhicule, les composants subissent des charges thermiques très différentes :

−40 °C

Hiver nordique

85 °C

Dans la cabine

125 °C

Dans le compartiment moteur

150 °C

Sur la chaîne de traction

Un cas réel. Un document de conception fournisseur indiquait un composant comme « non automobile, mais spécifié de −30 à +85 °C ». Cela paraît suffisant — jusqu'à ce qu'on se rappelle que le véhicule est livré en Europe du Nord, où l'exigence au niveau véhicule est de −40 à +85 °C.

Ces dix degrés ne sont pas une marge. Ils décident si le camion démarre dans l'hiver norvégien. Et le composant n'atteint même pas le Grade 3, le niveau automobile le plus bas — dont le plancher est précisément −40 °C.

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Deux — Va-t-elle défaillir prématurément ?

C'est l'essentiel de l'AEC-Q100 : plus de quarante essais de contrainte, des milliers d'heures, des centaines d'échantillons. L'objectif est de forcer en quelques mois l'apparition de défauts qui ne se manifesteraient qu'à la dixième année.

Contrainte environnementale
  • 1000 h de fonctionnement à haute température
  • 1000 h de polarisation température-humidité
  • 1000 cycles thermiques
Intégrité du boîtier
  • Tenue des broches et brasabilité
  • Niveau de sensibilité à l'humidité
  • Dimensions physiques, coupe transversale
Fiabilité au niveau de la puce
  • Électromigration
  • Intégrité de l'oxyde de grille
  • Injection de porteurs chauds
Électrique & tri
  • Décharge électrostatique
  • Verrouillage (latch-up)
  • Taux d'erreurs douces

Qu'obtient-on à l'issue ? Un engagement sur le taux de défaillance — exprimé habituellement en PPM (parties par million) ou en FIT (défaillances par milliard d'heures) — accompagné de rapports d'essai traçables.

Les composants grand public sautent l'essentiel de ces essais, ou n'en font que quelques-uns. « Ça marche » et « ça marche encore dans dix ans » sont deux affirmations différentes. Un téléphone se remplace au bout de deux ans ; un camion roule quinze ans.

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Trois — Production et approvisionnement

Le plus négligé des quatre, et le plus punitif pour un véhicule industriel dont la durée de vie est de quinze ans.

Cycle de vie d'une puce grand public
Arrêtée après environ 2 à 3 ans
Engagement d'approvisionnement automobile
10 à 15 ans
Les fournisseurs automobiles doivent aussi appliquer le PCN (notification de modification de procédé) et l'EOL (préavis de fin de vie) : aucun changement silencieux de procédé, de matériau ou de site de fabrication. À cela s'ajoutent l'IATF 16949, l'accord PPAP et la traçabilité au lot.

Autrement dit : un composant grand public peut être arrêté alors que notre camion est encore sous garantie. Cela signifie pas de pièces de rechange — ou une refonte de la carte. Et une refonte signifie une nouvelle certification.

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Quatre — La sécurité fonctionnelle est une tout autre question

Les trois premiers demandent si la puce est bonne. Le quatrième demande ce qui arrive aux personnes quand elle défaille.

AEC-Q100

Va-t-elle défaillir ?

Fiabilité. Réduit la probabilité de défaillance. Éprouve le composant lui-même — vieillissement, température, vibrations, décharge électrostatique.

ISO 26262 · ASIL

Et si elle défaille ?

Sécurité fonctionnelle. Maîtrise les conséquences de la défaillance. Éprouve l'ensemble du système — existe-t-il un second canal qui s'en aperçoit, et le système peut-il atteindre un état sûr ?

L'ASIL n'est pas un classement de qualité. Il se calcule à partir du danger. L'ISO 26262 note trois dimensions :

S · Gravité
La gravité des blessures
S0 – S3
×
E · Exposition
La fréquence de la situation
E0 – E4
×
C · Contrôlabilité
La capacité du conducteur à rattraper
C0 – C3
ASIL
Niveau obtenu
QM · A · B · C · D
QM
A
B
C
D
Le management de la qualité courant suffitLe plus strict

Pourquoi tant de combinaisons se réduisent à cinq niveaux

S a trois valeurs utilisables, E en a quatre, C en a trois. Cela fait 36 combinaisons — un nombre fini. Et ces 36 ne donnent que cinq résultats, car la table de l'ISO 26262 se comporte comme une simple addition : noter S, E et C par 1, 2, 3 (E jusqu'à 4), additionner, puis lire le niveau.

S1 · Blessure légère
C1
C2
C3
E1
QM
QM
QM
E2
QM
QM
QM
E3
QM
QM
A
E4
QM
A
B
S2 · Blessure grave
C1
C2
C3
E1
QM
QM
QM
E2
QM
QM
A
E3
QM
A
B
E4
A
B
C
S3 · Danger vital / mortel
C1
C2
C3
E1
QM
QM
A
E2
QM
A
B
E3
A
B
C
E4
B
C
D
18 cases QM 8 cases ASIL-A 6 cases ASIL-B 3 cases ASIL-C 1 case ASIL-D

Sur 36 combinaisons, une seule atteint l'ASIL-D : S3 × E4 × C3. Le dommage le plus grave, dans la situation de conduite la plus courante, sans possibilité pour le conducteur de rattraper. Les trois dimensions doivent être poussées au maximum simultanément. La moitié de la table — 18 cases — n'exige aucun processus de sécurité fonctionnelle.

Et il n'y a que cinq niveaux parce que l'ASIL ne décrit pas le risque avec précision — il fixe la quantité de travail à fournir. Chaque niveau emporte un jeu complet d'exigences de développement : objectifs de couverture, méthodes de vérification, indépendance du processus, matériel en lockstep. Avec 36 niveaux, la norme serait inutilisable. C'est une règle volontairement grossière.

Ce qui sépare l'ASIL-B de l'ASIL-D :

IndicateurASIL-BASIL-D
Métrique de défaillance à cause unique≥ 90 %≥ 99 %
Métrique de défaillance latente≥ 60 %≥ 90 %
Taux de défaillance matérielle aléatoire< 10⁻⁷ / heure< 10⁻⁸ / heureDix fois plus strict
Architecture matérielleUn cœur avec chien de garde suffit généralementCœurs en lockstep généralement exigés
Indépendance du processusAssouplieRevue, audit et évaluation indépendants

Qu'est-ce qu'un cœur en lockstep ? Deux cœurs de processeur exécutent le même code en cadence pendant que le matériel compare leurs sorties en temps réel. Tout écart déclenche immédiatement un défaut. C'est le moyen le plus efficace de détecter les défaillances matérielles aléatoires — d'où sa présence quasi systématique aux ASIL élevés.

Atteindre l'ASIL-D sans lockstep suppose de compenser par de nombreux autotests logiciels et du calcul redondant : coûteux, et difficile à défendre devant un service technique.

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Chaque combinaison — et ce qui s'y range

Les exemples ci-dessous sont illustratifs et non normatifs. L'ASIL est une propriété d'un danger précis, non d'un type de composant — la même fonction peut se ranger dans une autre case selon l'analyse de dangers d'un autre constructeur.

ASIL-D — une combinaison

S × E × CSommeFonctions typiques
S3 × E4 × C310Défaillance de la direction assistée électrique · freinage intempestif ESC / EBS · déploiement intempestif d'airbag · accélération pleine charge intempestive (surveillance du couple) · freinage intempestif de l'AEB · direction et freinage par filDommage mortel, dans la situation de conduite la plus courante, sans possibilité de rattrapage par le conducteur.

ASIL-C — trois combinaisons

S × E × CSommeFonctions typiques
S2 × E4 × C39Variation brutale de l'assistance de direction en conduite normale (dégradée, non perdue)
S3 × E3 × C39La batterie haute tension ne se déconnecte pas après un choc · perte d'isolement HT
S3 × E4 × C29Perte partielle de l'effort de freinage en conduite normale (autres circuits encore disponibles)

L'ASIL-C est rare en pratique — la plupart des équipes conçoivent directement en D, ou recourent à la décomposition ASIL.

ASIL-B — six combinaisons

S × E × CSommeFonctions typiques
S1 × E4 × C38Défaillance des feux arrière et de gabarit — exposition permanente, et le conducteur ne voit pas ses propres feux
S2 × E3 × C38Défaillance totale des projecteurs — aucun éclairage de nuit
S2 × E4 × C28Défaillance des feux stop — le véhicule suiveur ignore que vous freinez
S3 × E2 × C38Absence de surveillance de l'isolement haute tension — risque d'électrocution qu'une personne ne peut percevoir
S3 × E3 × C28Accélération intempestive du régulateur de vitesse ou de l'ACC
S3 × E4 × C18Perte de propulsion en conduite normale — le véhicule peut encore rejoindre la bande d'arrêt

Également ASIL-B en général : affichage de la vitesse au combiné, surveillance de la pression des pneus, et la couche de perception des radars et caméras.

ASIL-A — huit combinaisons

S × E × CSommeFonctions typiques
S1 × E3 × C37La caméra de recul s'éteint — collision à basse vitesse pendant une manœuvre
S1 × E4 × C27Éclairage intérieur bloqué allumé, dégradant la vision nocturne
S2 × E2 × C37Défaillance totale des essuie-glaces sous la pluie — perte de visibilité vers l'avant
S2 × E3 × C27Défaillance d'un seul projecteur
S2 × E4 × C17Erreur d'affichage du compteur de vitesse — le conducteur peut encore estimer sa vitesse d'après le trafic et le rapport engagé
S3 × E1 × C37Perte de l'alerte d'emballement thermique dans une condition d'usage rare
S3 × E2 × C27Anomalie de coordination du freinage de la remorque dans certaines conditions
S3 × E3 × C17Perte de propulsion à exposition modérée — le véhicule peut se ranger

QM — dix-huit combinaisons

GravitéCombinaisonsFonctions typiques
S1 · neuf casesE1C1 · E1C2 · E1C3
E2C1 · E2C2 · E2C3
E3C1 · E3C2 · E4C1
Éclairage de soute, chauffage de siège, liseuses, anti-pincement de vitre, store de toit, pulseur de climatisation, dégivrage de rétroviseur, luminosité du combiné.L'unité d'infodivertissement, la navigation, le Bluetooth, la charge sans fil et l'éclairage d'ambiance se situent tous dans cette bande.
S2 · six casesE1C1 · E1C2 · E1C3
E2C1 · E2C2 · E3C1
Emballement du réglage de siège dans des conditions rares, anomalies d'éclairage de remorque, défaillance de la petite vitesse d'essuie-glace (grande vitesse encore disponible), anomalie de l'aide au démarrage en côte, alerte de pression des pneus non émise
S3 · trois casesE1C1 · E1C2 · E2C1Dangers de gravité mortelle dans des conditions rares que le conducteur maîtrise entièrement ; anomalies de propulsion à faible exposition que le freinage peut contenir

Trois régularités à retenir.

La contrôlabilité est le levier le plus puissant. Une erreur de compteur en S2 × E4 × C1 donne ASIL-A ; une défaillance de feux stop en S2 × E4 × C2 donne ASIL-B. Gravité identique, exposition identique — toute la différence tient à la capacité du conducteur à s'en apercevoir et à compenser.

La gravité seule ne décide de rien. S3 apparaît en QM (trois cases), A (trois), B (trois), C (deux) et D (une) — il couvre tous les niveaux. Mortel ne signifie pas ASIL élevé.

Seul un maximum sur les trois axes atteint D. S3 × E4 × C3 est l'unique case. C'est pourquoi il y a si peu d'éléments ASIL-D sur un véhicule : direction, freinage, airbag, surveillance du couple — et guère plus.

Appliquée au freinage d'urgence automatique, l'asymétrie constitue tout l'argument.

Freinage intempestif — freiner alors qu'il ne le faut pas — se range en S3 × E4 × C3. C'est l'ASIL-D, l'unique case.

Absence de freinage — ne pas freiner alors qu'il le faudrait — se range vers S3 × E3–E4 × C1, soit ASIL-A ou B. La référence est un camion sans AEB : il a toujours été attendu du conducteur qu'il freine lui-même.

Toute exigence ASIL-D dans un système AEB existe pour empêcher un freinage qui ne devrait pas avoir lieu — non pour garantir un freinage qui devrait avoir lieu.

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Les quatre dimensions sont orthogonales

Toute combinaison est possible. Connaître l'une des quatre ne dit rien des trois autres.

PuceTempératureFiabilitéSécurité fonctionnelleApte à une décision de freinage AEB ?
SoC grand public0 to 70 °CPas d'AEC-Q100Pas d'ASILNon
SoC industriel−40 to 85 °CPas d'AEC-Q100Pas d'ASILNonLa température seule ; rien d'autre
SoC qualifié automobile−40 to 105 °CGrade 2Peut n'en porter aucunPerception seulementPas la décision de sécurité
MCU de sécurité, ASIL-B−40 to 125 °CGrade 1ASIL-B, sans lockstepNécessite une argumentation
MCU de sécurité, ASIL-D−40 to 125 °CGrade 1ASIL-D, cœurs en lockstepOui

La troisième ligne est le piège. « Nous utilisons la version qualifiée automobile » paraît rassurant, mais cette phrase ne répond qu'à la température et à la fiabilité. Elle ne dit absolument rien de la sécurité fonctionnelle.

08

Quoi demander quand vous entendez « grade automobile »

Sur la température

Quel grade AEC-Q100 ? Exigez le certificat lui-même, portant la référence exacte et le grade.

Sur la fiabilité

Existe-t-il un certificat AEC-Q100 ? « Conçu selon les standards automobiles » et « qualifié selon ces standards » sont deux affirmations différentes.

Sur la sécurité fonctionnelle

Quel ASIL ? Lockstep ou non ? Exigez un certificat de produit — un certificat de processus ne compte pas.

Sur l'approvisionnement

Combien d'années d'approvisionnement sont engagées ? Y a-t-il derrière une discipline PCN et EOL ?

Trois affirmations courantes, et ce qu'elles signifient réellement :

  • « Notre solution est de grade automobile. » Ne couvre généralement que la température. Elle ne dit rien de la réussite de l'AEC-Q100, et absolument rien de l'ASIL.
  • « Nous sommes certifiés ASIL-D. » Demandez s'il s'agit du niveau produit ou du niveau processus / système de management. Le second prouve que l'entreprise dispose d'un processus de développement — pas que ce produit est sûr.
  • « Cette puce a une variante automobile. » L'existence d'une variante n'est pas la même chose que celle que nous achetons. Exigez la référence exacte, jamais le nom de la famille.