WINDROSE ELECTRIC
F&E & Industrialisierung

Was Automotive Grade wirklich bedeutet

Der Begriff wird ständig verwendet, doch er bezeichnet keine einzelne Qualifikation — sondern vier voneinander unabhängige. Wer sie verwechselt, kommt zu Schlüssen wie „dieser Chip ist Automotive Grade, also kann er die Bremsentscheidung treffen“. Das kann er nicht.

Technische Einführung
4
Getrennte Qualifikationen
−40°C
Untere Temperaturgrenze
1000h
Hochtemperatur-Lebensdauertest
10–15yr
Liefergarantie
1/36
Kombinationen mit ASIL-D
99%
ASIL-D Fehlerabdeckung
01

Kein Siegel — ein Stapel von Nachweisen

Wenn ein Chip als „Automotive Grade“ bezeichnet wird, deckt diese Aussage möglicherweise nur einen der vier folgenden Punkte ab.

Erstens

Temperaturbereich

Das Fenster zwischen kalt und heiß, in dem er noch korrekt arbeitet.

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

Zuverlässigkeit

Tausende Stunden Alterung, Temperaturwechsel, Vibration und Feuchtebelastung.

AEC-Q100 / Q101 / Q200
Drittens

Produktion & Lieferung

Null-Fehler-Kultur, Chargenrückverfolgung, Änderungsmitteilung, zehn Jahre Verfügbarkeit.

IATF 16949 / PPAP
Viertens

Funktionale Sicherheit

Ob das System die Folgen auffangen kann, wenn das Bauteil ausfällt.

ISO 26262 ASIL

Am häufigsten verwechselt werden der zweite und der vierte Punkt.

AEC-Q100 beantwortet: „Wird es ausfallen?“ ISO 26262 beantwortet: „Was passiert, wenn es ausfällt?“ Das sind vollständig getrennte Qualifikationen. Ein Chip kann AEC-Q100 vollständig bestehen und dennoch keinerlei ASIL-Fähigkeit besitzen.

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Erstens — Temperatur

Der konkreteste der vier Punkte. Die Grade unterscheiden sich nur darin, wie viel Hitze das Bauteil übersteht — denn sein Einbauort im Fahrzeug entscheidet, was es aushalten muss.

−40°C 0°C 85°C 105°C 125°C 150°C ← kälter heißer → 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
Vergleichen Sie Grade 3 mit Industrial. Der Temperaturbereich ist identisch — beide −40 bis +85 °C — und dennoch sind sie nicht gleichwertig. Der Unterschied liegt nicht in der Temperatur, sondern im zweiten Punkt: wie hart geprüft wird und wie niedrig die Ausfallrate sein muss. „Industrial entspricht Automotive Grade 3“ ist ein verbreiteter und teurer Irrtum.

Unterschiedliche Einbauorte im Fahrzeug bedeuten völlig unterschiedliche thermische Belastung:

−40 °C

Nordischer Winter

85 °C

Im Fahrerhaus

125 °C

Im Motorraum

150 °C

Am Antriebsstrang

Ein realer Fall. In einem Lieferantendokument war ein Bauteil als „nicht Automotive Grade, aber spezifiziert für −30 bis +85 °C“ aufgeführt. Das wirkt knapp ausreichend — bis man sich erinnert, dass das Fahrzeug nach Nordeuropa geliefert wird und die Fahrzeuganforderung −40 bis +85 °C lautet.

Diese zehn Grad sind keine Reserve. Sie entscheiden, ob der Lkw im norwegischen Winter startet. Und das Bauteil erreicht nicht einmal Grade 3, die niedrigste Automotive-Stufe — deren Untergrenze genau −40 °C beträgt.

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Zweitens — Fällt es vorzeitig aus?

Das ist der Hauptteil von AEC-Q100: über vierzig Belastungstests, tausende Stunden, hunderte Proben. Ziel ist es, Fehler, die sonst erst im zehnten Jahr aufträten, innerhalb weniger Monate zu erzwingen.

Umweltbelastung
  • 1000 h Hochtemperatur-Betriebsdauer
  • 1000 h Temperatur-Feuchte-Belastung
  • 1000 Temperaturwechsel
Gehäuseintegrität
  • Anschlussfestigkeit und Lötbarkeit
  • Feuchteempfindlichkeitsstufe
  • Abmessungen, Querschliff
Zuverlässigkeit auf Chipebene
  • Elektromigration
  • Gateoxid-Integrität
  • Injektion heißer Ladungsträger
Elektrisch & Screening
  • Elektrostatische Entladung
  • Latch-up
  • Soft-Error-Rate

Was erhält man beim Bestehen? Eine Zusage zur Ausfallrate — üblicherweise als PPM (Teile pro Million) oder FIT (Ausfälle pro Milliarde Stunden) — zusammen mit rückverfolgbaren Prüfberichten.

Konsumbauteile durchlaufen das meist nicht oder nur teilweise. „Es funktioniert“ und „es funktioniert auch in zehn Jahren“ sind zwei verschiedene Aussagen. Ein Telefon wird nach zwei Jahren ersetzt; ein Lkw läuft fünfzehn Jahre.

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Drittens — Produktion und Lieferung

Der am häufigsten übersehene der vier Punkte — und der härteste für ein Nutzfahrzeug mit fünfzehn Jahren Lebensdauer.

Lebenszyklus eines Konsumchips
Nach etwa 2–3 Jahren abgekündigt
Automotive-Lieferzusage
10–15 Jahre
Automotive-Lieferanten müssen zusätzlich PCN (Prozessänderungsmitteilung) und EOL (Abkündigung) betreiben: keine stillen Änderungen an Prozess, Material oder Fertigungsstandort. Dazu IATF 16949, PPAP-Freigabe und chargengenaue Rückverfolgbarkeit.

Klar gesagt: ein Konsumbauteil kann abgekündigt werden, während unser Lkw noch in der Gewährleistung ist. Das bedeutet keine Ersatzteile — oder ein Platinen-Redesign. Und ein Redesign bedeutet Neuzertifizierung.

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Viertens — Funktionale Sicherheit ist eine andere Frage

Die ersten drei fragen, wie gut der Chip ist. Der vierte fragt, was mit Menschen passiert, wenn er ausfällt.

AEC-Q100

Fällt es aus?

Zuverlässigkeit. Senkt die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls. Prüft das Bauteil selbst — Alterung, Temperatur, Vibration, elektrostatische Entladung.

ISO 26262 · ASIL

Und wenn doch?

Funktionale Sicherheit. Beherrscht die Folgen eines Ausfalls. Prüft das Gesamtsystem — gibt es einen zweiten Kanal, der es bemerkt, und kann das System einen sicheren Zustand erreichen?

ASIL ist keine Qualitätsrangfolge. Es wird aus der Gefährdung berechnet. ISO 26262 bewertet drei Dimensionen:

S · Schwere
Wie schwer jemand verletzt wird
S0 – S3
×
E · Exposition
Wie häufig die Situation auftritt
E0 – E4
×
C · Beherrschbarkeit
Ob der Fahrer es noch abfangen kann
C0 – C3
ASIL
Resultierende Stufe
QM · A · B · C · D
QM
A
B
C
D
Normales Qualitätsmanagement genügtAm strengsten

Warum so viele Kombinationen auf nur fünf Stufen zusammenfallen

S hat drei verwendbare Werte, E vier, C drei. Das ergibt 36 Kombinationen — keine unbegrenzte Zahl. Und diese 36 führen zu nur fünf Ergebnissen, denn die Tabelle der ISO 26262 verhält sich wie eine einfache Addition: S, E und C mit 1, 2, 3 bewerten (E bis 4), addieren und die Stufe ablesen.

S1 · Leichte Verletzung
C1
C2
C3
E1
QM
QM
QM
E2
QM
QM
QM
E3
QM
QM
A
E4
QM
A
B
S2 · Schwere Verletzung
C1
C2
C3
E1
QM
QM
QM
E2
QM
QM
A
E3
QM
A
B
E4
A
B
C
S3 · Lebensbedrohlich / tödlich
C1
C2
C3
E1
QM
QM
A
E2
QM
A
B
E3
A
B
C
E4
B
C
D
18 Felder QM 8 Felder ASIL-A 6 Felder ASIL-B 3 Felder ASIL-C 1 Feld ASIL-D

Von 36 Kombinationen erreicht genau eine ASIL-D: S3 × E4 × C3. Der schwerste Schaden, in der häufigsten Fahrsituation, ohne Möglichkeit für den Fahrer einzugreifen. Alle drei Dimensionen müssen gleichzeitig ausgereizt sein. Die Hälfte der Tabelle — 18 Felder — benötigt überhaupt keinen Sicherheitsprozess.

Und es gibt nur fünf Stufen, weil ASIL das Risiko nicht präzise beschreibt — es legt fest, wie viel Arbeit zu leisten ist. Jede Stufe bringt einen vollständigen Satz von Entwicklungsanforderungen mit: Abdeckungsziele, Verifikationsmethoden, Prozessunabhängigkeit, Lockstep-Hardware. Mit 36 Stufen wäre die Norm unbrauchbar. Sie ist ein bewusst grobes Maß.

Was ASIL-B von ASIL-D unterscheidet:

KenngrößeASIL-BASIL-D
Einzelfehler-Metrik≥ 90 %≥ 99 %
Latentfehler-Metrik≥ 60 %≥ 90 %
Zufällige Hardware-Ausfallrate< 10⁻⁷ / Stunde< 10⁻⁸ / StundeZehnmal strenger
Hardware-ArchitekturEin Kern mit Watchdog genügt meistLockstep-Kerne in der Regel erforderlich
ProzessunabhängigkeitGelockertUnabhängige Prüfung, Audit und Bewertung

Was ist ein Lockstep-Kern? Zwei CPU-Kerne führen denselben Code im Gleichtakt aus, während Hardware ihre Ausgaben in Echtzeit vergleicht. Jede Abweichung löst sofort einen Fehler aus. Es ist das wirksamste Mittel, zufällige Hardwarefehler zu erkennen — deshalb kommt hohes ASIL selten ohne aus.

ASIL-D ohne Lockstep zu erreichen bedeutet, dies durch umfangreiche Software-Selbsttests und redundante Berechnung zu kompensieren: teuer und vor einem technischen Dienst schwer zu begründen.

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Jede Kombination — und was dort landet

Die folgenden Beispiele sind illustrativ, nicht normativ. ASIL ist eine Eigenschaft einer konkreten Gefährdung, nicht eines Bauteiltyps — dieselbe Funktion kann in der Gefährdungsanalyse eines anderen Herstellers in einem anderen Feld landen.

ASIL-D — eine Kombination

S × E × CSummeTypische Funktionen
S3 × E4 × C310Ausfall der elektrischen Servolenkung · ESC / EBS unbeabsichtigte Bremsung · unbeabsichtigte Airbag-Auslösung · unbeabsichtigte Volllastbeschleunigung (Momentenüberwachung) · AEB unbeabsichtigte Bremsung · Steer-by-Wire und Brake-by-WireTödlicher Schaden, in der häufigsten Fahrsituation, ohne Möglichkeit für den Fahrer einzugreifen.

ASIL-C — drei Kombinationen

S × E × CSummeTypische Funktionen
S2 × E4 × C39Abrupte Änderung der Lenkunterstützung im normalen Fahrbetrieb (reduziert, nicht ausgefallen)
S3 × E3 × C39Hochvoltbatterie trennt nach einem Unfall nicht ab · Verlust der HV-Isolation
S3 × E4 × C29Teilweiser Verlust der Bremskraft im normalen Fahrbetrieb (weitere Kreise noch verfügbar)

ASIL-C kommt in der Praxis selten vor — die meisten Teams entwickeln direkt auf D oder nutzen ASIL-Dekomposition.

ASIL-B — sechs Kombinationen

S × E × CSummeTypische Funktionen
S1 × E4 × C38Ausfall von Schluss- und Begrenzungsleuchten — ständige Exposition, und der Fahrer sieht seine eigenen Rückleuchten nicht
S2 × E3 × C38Totalausfall der Scheinwerfer — keine Ausleuchtung bei Nacht
S2 × E4 × C28Ausfall der Bremsleuchten — das nachfolgende Fahrzeug weiß nicht, dass Sie bremsen
S3 × E2 × C38Fehlende Hochvolt-Isolationsüberwachung — Stromschlaggefahr, die ein Mensch nicht wahrnehmen kann
S3 × E3 × C28Unbeabsichtigte Beschleunigung durch Tempomat oder ACC
S3 × E4 × C18Verlust des Antriebs im normalen Fahrbetrieb — das Fahrzeug kann noch auf den Seitenstreifen ausrollen

Ebenfalls typischerweise ASIL-B: Geschwindigkeitsanzeige im Kombiinstrument, Reifendrucküberwachung und die Wahrnehmungsebene von Radar- und Kamerasystemen.

ASIL-A — acht Kombinationen

S × E × CSummeTypische Funktionen
S1 × E3 × C37Rückfahrkamera fällt aus — Kollision bei niedriger Geschwindigkeit beim Rangieren
S1 × E4 × C27Innenbeleuchtung bleibt an und beeinträchtigt die Nachtsicht
S2 × E2 × C37Totalausfall der Scheibenwischer bei Regen — Verlust der Sicht nach vorn
S2 × E3 × C27Ausfall eines einzelnen Scheinwerfers
S2 × E4 × C17Fehler der Geschwindigkeitsanzeige — der Fahrer kann die Geschwindigkeit noch aus Verkehr und Gang abschätzen
S3 × E1 × C37Verlust der Warnung vor thermischem Durchgehen in einem seltenen Betriebszustand
S3 × E2 × C27Anomalie der Anhänger-Bremsabstimmung unter bestimmten Bedingungen
S3 × E3 × C17Antriebsverlust bei mittlerer Exposition — das Fahrzeug kann anhalten

QM — achtzehn Kombinationen

SchwereKombinationenTypische Funktionen
S1 · neun FelderE1C1 · E1C2 · E1C3
E2C1 · E2C2 · E2C3
E3C1 · E3C2 · E4C1
Laderaumbeleuchtung, Sitzheizung, Leseleuchten, Fensterheber-Einklemmschutz, Dachrollo, Gebläse, Spiegelheizung, Displayhelligkeit.Infotainment-Einheit, Navigation, Bluetooth, kabelloses Laden und Ambientebeleuchtung liegen alle in diesem Bereich.
S2 · sechs FelderE1C1 · E1C2 · E1C3
E2C1 · E2C2 · E3C1
Unkontrollierte Sitzverstellung unter seltenen Bedingungen, Anomalien der Anhängerbeleuchtung, Ausfall der langsamen Wischerstufe (schnelle Stufe weiter verfügbar), Anomalie der Berganfahrhilfe, ausbleibende Reifendruckwarnung
S3 · drei FelderE1C1 · E1C2 · E2C1Gefährdungen mit tödlicher Schwere unter seltenen Bedingungen, die der Fahrer vollständig beherrschen kann; Antriebsanomalien bei geringer Exposition, die durch Bremsen aufgefangen werden

Drei Muster, die man verinnerlichen sollte.

Beherrschbarkeit ist der stärkste Hebel. Ein Tachofehler bei S2 × E4 × C1 ist ASIL-A; ein Bremsleuchtenausfall bei S2 × E4 × C2 ist ASIL-B. Gleiche Schwere, gleiche Exposition — der ganze Unterschied liegt darin, ob der Fahrer es bemerken und ausgleichen kann.

Die Schwere allein entscheidet nichts. S3 erscheint in QM (drei Felder), A (drei), B (drei), C (zwei) und D (eines) — es erstreckt sich über alle Stufen. Tödlich bedeutet nicht hohes ASIL.

Nur ein voller Ausschlag erreicht D. S3 × E4 × C3 ist das einzige Feld. Deshalb gibt es so wenige ASIL-D-Elemente im Fahrzeug: Lenkung, Bremse, Airbag, Momentenüberwachung — und kaum mehr.

Angewandt auf den Notbremsassistenten ist die Asymmetrie die gesamte Argumentation.

Unbeabsichtigte Bremsung — Bremsen, wenn nicht gebremst werden soll — liegt bei S3 × E4 × C3. Das ist ASIL-D, das einzige Feld.

Ausbleibende Bremsung — nicht bremsen, wenn gebremst werden sollte — liegt etwa bei S3 × E3–E4 × C1, also ASIL-A oder B. Die Grundlinie ist ein Lkw ohne AEB: vom Fahrer wurde immer erwartet, dass er selbst bremst.

Jede ASIL-D-Anforderung in einem AEB-System dient dazu, eine Bremsung zu verhindern, die nicht stattfinden soll — nicht dazu, eine Bremsung zu garantieren, die stattfinden soll.

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Die vier Dimensionen sind orthogonal

Jede Kombination ist möglich. Kennt man eine der vier, weiß man nichts über die anderen.

ChipTemperaturZuverlässigkeitFunktionale SicherheitGeeignet für eine AEB-Bremsentscheidung?
Konsum-SoC0 to 70 °CKein AEC-Q100Kein ASILNein
Industrie-SoC−40 to 85 °CKein AEC-Q100Kein ASILNeinNur Temperatur; sonst nichts
Automotive-qualifiziertes SoC−40 to 105 °CGrade 2Kann dennoch keines habenNur WahrnehmungNicht die Sicherheitsentscheidung
Sicherheits-MCU, ASIL-B−40 to 125 °CGrade 1ASIL-B, kein LockstepErfordert weitere Begründung
Sicherheits-MCU, ASIL-D−40 to 125 °CGrade 1ASIL-D, Lockstep-KerneJa

Die dritte Zeile ist die Falle. „Wir verwenden die Automotive-qualifizierte Version“ klingt beruhigend, doch dieser Satz beantwortet nur Temperatur und Zuverlässigkeit. Zur funktionalen Sicherheit sagt er überhaupt nichts.

08

Was fragen, wenn Sie „Automotive Grade“ hören

Zur Temperatur

Welcher AEC-Q100-Grad? Verlangen Sie das Zertifikat selbst, mit exakter Teilenummer und Grad.

Zur Zuverlässigkeit

Gibt es ein AEC-Q100-Zertifikat? „Nach Automotive-Standards entwickelt“ und „danach qualifiziert“ sind zwei verschiedene Aussagen.

Zur funktionalen Sicherheit

Welches ASIL? Lockstep oder nicht? Verlangen Sie ein produktbezogenes Zertifikat — ein Prozesszertifikat zählt nicht.

Zur Lieferung

Wie viele Jahre Lieferung sind zugesagt? Steht dahinter eine PCN- und EOL-Disziplin?

Drei verbreitete Aussagen und was sie tatsächlich bedeuten:

  • „Unsere Lösung ist Automotive Grade.“ Deckt meist nur die Temperatur ab. Sie sagt nichts darüber, ob AEC-Q100 bestanden wurde, und überhaupt nichts über ASIL.
  • „Wir sind ASIL-D zertifiziert.“ Fragen Sie, ob das produktbezogen oder prozess- bzw. managementsystembezogen ist. Letzteres beweist, dass das Unternehmen einen Entwicklungsprozess hat — nicht, dass dieses Produkt sicher ist.
  • „Dieser Chip hat eine Automotive-Variante.“ Dass es eine Variante gibt, ist nicht dasselbe wie die, die wir kaufen. Verlangen Sie die exakte Teilenummer, niemals den Familiennamen.