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Automobilhalbleiter und Funktionale Sicherheit

Grundlagen der Automobilhalbleiter wie AEC-Q100-Temperaturklassen, ASIL sowie SPFM, LFM und PMHF nach ISO 26262, Sicherheitsmechanismen wie Lockstep, CAN und Automotive Ethernet, Load Dump und SOTIF, erarbeitet mit Multiple-Choice-Fragen.

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Automobilhalbleiter und Funktionale Sicherheit: Kernpunkte

Halbleiter im Fahrzeug werden etwa 15 Jahre lang bei Temperaturen von −40 °C bis zu 150 °C eingesetzt, und da Ausfälle Menschenleben gefährden können, gelten für sie strengere Anforderungen an Qualität und Zuverlässigkeit als im Consumer-Bereich. Grundlage dafür sind Qualifikationstests wie AEC-Q100, ein Qualitätsmanagement mit dem Ziel null Fehler sowie Änderungsmitteilungen und Rückverfolgbarkeit.

In der Funktionalen Sicherheit nach ISO 26262 wird zudem aus der Schwere der Gefährdung der ASIL bestimmt, und Sicherheitsmechanismen wie Lockstep-CPUs, ECC sowie Spannungs- und Taktüberwachung erkennen Fehler und überführen das System in einen sicheren Zustand. Von Netzwerken wie CAN und Automotive Ethernet über 48-V- und 800-V-Bordnetze bis zu ADAS-Sensoren und SOTIF werden die Grundlagen der Fahrzeugelektronik behandelt.

Alle Fragen zu Automobilhalbleiter und Funktionale Sicherheit (50)
  1. Welcher Umgebungstemperaturbereich ist in AEC-Q100, dem Standard für Zuverlässigkeitstests von Kfz-ICs, für die Betriebstemperaturklasse Grade 1 festgelegt?
  2. Welche Zuordnung der Bauteile, auf die sich die Qualifikationsstandards für elektronische Kfz-Bauteile AEC-Q100, AEC-Q101 und AEC-Q200 hauptsächlich beziehen, ist richtig?
  3. Angenommen, ein Kfz-Bauteil ist 15 Jahre lang 24 Stunden am Tag ununterbrochen in Betrieb. Wie hoch ist die gesamte Betriebsdauer ungefähr?
  4. Welche Beschreibung des Konzepts „Zero Defect“ (null Fehler), das bei Automobilhalbleitern gefordert wird, ist am zutreffendsten?
  5. Welche Beschreibung des in der Automobilindustrie verwendeten PPAP (Produktionsteil-Abnahmeverfahren) ist richtig?
  6. Wie ist bei Automobilhalbleitern richtig vorzugehen, wenn das Fertigungswerk oder die verwendeten Materialien geändert werden sollen?
  7. Was ist der Hauptzweck, bei Kfz-ICs während des Wafertests Losnummer, Wafernummer, Koordinaten auf dem Wafer usw. in einem elektrisch beschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (z. B. Fuses) im Chip abzulegen?
  8. Was ist der Hauptgrund, warum bei der Qualifikation von Kfz-ICs anstelle des Temperatur-Feuchte-Bias-Tests (THB) bei 85 °C und 85 % RH über 1000 Stunden mitunter HAST (Test mit Bias in unter Druck stehendem Wasserdampf bei etwa 130 °C und 85 % RH) verwendet wird?
  9. Warum wird bei Kfz-ICs gefordert, den Latch-up-Test nicht nur bei Raumtemperatur, sondern auch bei der maximalen Betriebstemperatur des Produkts durchzuführen?
  10. Welcher Unterschied zwischen dem ESD-Test einzelner ICs (HBM oder CDM) und dem ESD-Test auf Systemebene am fertigen Kfz-Gerät ist richtig?
  11. Welche Beschreibung der Norm für Funktionale Sicherheit ISO 26262 ist richtig?
  12. Welche Beschreibung des Konzepts der Funktionalen Sicherheit im Automobil ist richtig?
  13. Welche Kombination der drei Faktoren, die bei der Bestimmung des ASIL durch Gefährdungsanalyse und Risikobewertung (HARA) nach ISO 26262 bewertet werden, ist richtig?
  14. Welche Beschreibung des ASIL nach ISO 26262 ist richtig?
  15. Bei der Bewertung eines gefährlichen Ereignisses ergaben sich Schweregrad S3, Exposition E4 und Beherrschbarkeit C3, also ASIL D. Welcher ASIL ergibt sich, wenn beim selben Ereignis nur die Beherrschbarkeit C2 (normalerweise von den meisten Fahrern beherrschbar) ist?
  16. Welche Beschreibung des „Sicherheitsziels“ in ISO 26262 ist richtig?
  17. Welche Kombination der Beschreibungen von zufälligen Hardwareausfällen und systematischen Ausfällen, die in ISO 26262 unterschieden werden, ist richtig?
  18. Für die Metrik PMHF, die die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung des Sicherheitsziels durch zufällige Hardwareausfälle angibt, gilt als Richtwert für ASIL D weniger als 10 FIT. Welcher Wert ergibt sich als Wahrscheinlichkeit pro Stunde?
  19. Welcher Richtwert wird für die Single-Point-Fault-Metrik (SPFM) bei ASIL D gefordert?
  20. Was ist das zutreffendste Beispiel für einen latenten Fehler (Latent Fault) im Sinne der ISO 26262?
  21. Die Summe der Ausfallraten der sicherheitsrelevanten Hardware beträgt 1000 FIT, davon entfallen zusammen 5 FIT auf Einzelpunktfehler und Restfehler (von Sicherheitsmechanismen nicht erkannte, verbleibende Fehler). Wie hoch ist die Single-Point-Fault-Metrik (SPFM)?
  22. Eine Schaltung mit einer Ausfallrate von 200 FIT erhält einen Sicherheitsmechanismus mit 99 % Diagnoseabdeckung. Wie hoch ist die Ausfallrate der Fehler, die vom Sicherheitsmechanismus nicht erkannt werden und verbleiben?
  23. Welche Beschreibung des Fehlertoleranzzeitintervalls (FTTI) nach ISO 26262 ist richtig?
  24. Welche Beschreibung des Funktionsprinzips einer Lockstep-CPU, die als Sicherheitsmechanismus in Kfz-Mikrocontrollern eingesetzt wird, ist richtig?
  25. Was ist der Hauptgrund, bei einer Lockstep-CPU die Ausführung der beiden Kerne um einige Takte zu versetzen oder die beiden Kerne auf dem Chip räumlich getrennt anzuordnen?
  26. Der Speicher eines Kfz-Mikrocontrollers verwendet ECC (SEC-DED), das 1-Bit-Fehler korrigieren und 2-Bit-Fehler erkennen kann. Was geschieht im Allgemeinen, wenn in gelesenen Daten ein 2-Bit-Fehler aufgetreten ist?
  27. Welches Merkmal eines Fenster-Watchdog-Timers ist richtig?
  28. Was ist aus Sicht der Funktionalen Sicherheit der Hauptzweck, bei Kfz-Mikrocontrollern beim Einschalten oder vor Fahrtantritt Logik-BIST oder Speicher-BIST auszuführen?
  29. Welcher Sicherheitsmechanismus zur Taktüberwachung in Kfz-Mikrocontrollern ist geeignet?
  30. Welcher Sicherheitsmechanismus zur Spannungsüberwachung, wie er u. a. in Kfz-Stromversorgungs-ICs mit Unterstützung der Funktionalen Sicherheit vorgesehen ist, ist geeignet?
  31. Welche Kombination ist bei der ASIL-Dekomposition nach ISO 26262 zulässig, um eine Sicherheitsanforderung mit ASIL D auf zwei ausreichend unabhängige redundante Elemente aufzuteilen?
  32. Welche Beschreibung des SEooC (Safety Element out of Context) nach ISO 26262 ist richtig?
  33. Welche Beschreibung der bei der Bewertung der Funktionalen Sicherheit durchgeführten FMEDA (Fehlermöglichkeits-, Einfluss- und Diagnoseanalyse) ist richtig?
  34. Was ist erforderlich, wenn die Funktionen mehrerer Steuergeräte in einem leistungsfähigen SoC zusammengefasst werden und Software mit unterschiedlichem ASIL gemeinsam läuft?
  35. Wie verhält sich CAN, wenn zwei Knoten gleichzeitig beginnen, einen Frame zu senden?
  36. An einem CAN-Bus mit je einem 120-Ω-Abschlusswiderstand an beiden Enden wird im spannungslosen Zustand der Widerstand zwischen CAN_H und CAN_L gemessen. Welcher Wert kommt dem Normalfall am nächsten?
  37. Welches Merkmal von CAN FD ist richtig?
  38. Welches Merkmal des Fahrzeugnetzwerks LIN ist richtig?
  39. Welches Merkmal des Fahrzeugnetzwerks FlexRay ist richtig?
  40. Welches Merkmal von Automotive Ethernet (z. B. 100BASE-T1 oder 1000BASE-T1) ist richtig?
  41. Welche Beschreibung des in der Fahrzeugelektronik voranschreitenden Übergangs zur „Zonenarchitektur“ ist richtig?
  42. Welche Vorgehensweise ist bei OTA-Updates (Over-the-Air), bei denen die Fahrzeugsoftware drahtlos aktualisiert wird, angemessen?
  43. Welcher Unterschied zwischen den Automobilnormen ISO 26262 und ISO/SAE 21434 ist richtig?
  44. Wird dieselbe Leistung über eine Leitung mit demselben Widerstand übertragen und die Versorgungsspannung von 12 V auf 48 V erhöht, auf das Wievielfache ändern sich die Joule'schen Verluste in der Leitung ungefähr?
  45. Welche Sperrspannungsklasse der Leistungsbauelemente ist im Traktionsinverter eines Elektrofahrzeugs mit 800-V-Batterie üblich?
  46. Welche Beschreibung des im Kfz-Bordnetz problematischen „Load Dump“ ist richtig?
  47. Welche Überlegung zur Auswahl von IGBT, SiC-MOSFET und GaN-HEMT für die Leistungswandlung in Elektrofahrzeugen ist am zutreffendsten?
  48. Welches Merkmal des in ADAS (Fahrerassistenzsystemen) eingesetzten Millimeterwellenradars ist richtig?
  49. Ein LiDAR sendet einen Laserpuls aus, und bis das reflektierte Licht vom Objekt zurückkehrt, vergehen 400 ns. Wie groß ist die Entfernung zum Objekt ungefähr (Lichtgeschwindigkeit 3×10⁸ m/s)?
  50. Welches der folgenden Probleme wird nicht von ISO 26262 (Funktionale Sicherheit), sondern hauptsächlich von SOTIF (ISO 21448, Sicherheit der Sollfunktion) behandelt?

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