半導(dǎo)體分立器件和集成電路裝調(diào)工（汽車芯片開發(fā)應(yīng)用）賽項廣東省選拔賽技術(shù)方案

附件12023年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽—第二屆全國工業(yè)和信息化技術(shù)技能大賽半導(dǎo)體分立器件和集成電路裝調(diào)工(汽車芯片開發(fā)應(yīng)用)賽項廣東省選拔賽日程安排和技術(shù)方案一、大賽時間10月27日-29日二、大賽地點廣州市工貿(mào)技師學(xué)院中心校區(qū)三、舉辦單位主辦單位：廣東省工業(yè)和信息化廳、廣東省人力資源和社會保障廳、廣東省教育廳、廣東省總工會、共青團廣東省委承辦單位：工業(yè)和信息化部電子第五研究所協(xié)辦單位：廣州市工貿(mào)技師學(xué)院技術(shù)支持單位：廣州慧谷動力科技有限公司四、日程安排日期事項安排時間10.27下午參賽隊報到13:00-14:00領(lǐng)隊賽前說明會，開幕式，理論知識競賽以現(xiàn)場時間為準10.28全天實際操作競賽以現(xiàn)場時間為準10.29全天實際操作競賽，賽項點評會，公布成績以現(xiàn)場時間為準注：以上日程安排如有調(diào)整，另行通知。五、大賽內(nèi)容、形式和成績計算本次競賽內(nèi)容包含理論知識和實際操作兩部分。本賽項分為職工組和學(xué)生組兩個競賽組別，各組別均為雙人組隊參賽，不得跨單位組隊。所有通過報名資格審核的選手，首先參加理論考試，根據(jù)理論考試團隊總成績排名，職工組、學(xué)生組分別選拔前30隊參賽選手參加實踐操作比賽（理論考試團隊總成績?nèi)缦嗤撸瑘F隊總用時少的排名靠前）。理論知識競賽滿分為100分，按20%的比例折算計入競賽總成績。賽題均為客觀題，采用計算機考試方式實現(xiàn)。實際操作競賽滿分為100分，按80%的比例折算計入競賽總成績。折算后的理論知識競賽成績與實際操作競賽成績相加得出參賽選手競賽總成績，滿分為100分（競賽總成績?nèi)缦嗤撸碚摽荚噲F隊總成績高的排名靠前）。六、命題原則大賽覆蓋汽車芯片的真實應(yīng)用場景，緊跟汽車芯片設(shè)計前沿發(fā)展，結(jié)合技能競賽評價標準。其中，職工組可參照《半導(dǎo)體分立器件和集成電路裝調(diào)工國家職業(yè)技能標準》（國家職業(yè)資格二級）、《集成電路工程技術(shù)人員國家職業(yè)標準》（國家專業(yè)技術(shù)等級高級）要求，學(xué)生組可參照《半導(dǎo)體分立器件和集成電路裝調(diào)工國家職業(yè)技能標準》（國家職業(yè)資格三級）、《集成電路工程技術(shù)人員國家職業(yè)標準》（國家專業(yè)技術(shù)等級中級）要求，同時結(jié)合汽車芯片所涉及的相關(guān)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)發(fā)展狀況和企業(yè)生產(chǎn)實際命題。競賽命題主要遵循以下標準：一是覆蓋汽車芯片的實際應(yīng)用場景，對多種汽車芯片整合到競賽中，需要結(jié)合汽車的各個方向領(lǐng)域知識，考察參賽者對多種汽車芯片的了解，符合我國現(xiàn)階段對復(fù)合型人才的需求；二是跟進汽車芯片設(shè)計前沿應(yīng)用技術(shù)發(fā)展，聚焦汽車芯片的智能化技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合技術(shù)技能人才培養(yǎng)要求和企業(yè)崗位需要；三是技能競賽結(jié)果主要以客觀準確率作為評價標準，保證競賽的公平、公正原則。七、考核范圍（一）理論知識競賽1.賽題范圍。主要內(nèi)容包括：汽車芯片開發(fā)應(yīng)用基礎(chǔ)知識、集成電路制造與封裝工藝（車規(guī)級）、汽車芯片應(yīng)用技術(shù)三個模塊。（1）汽車芯片開發(fā)應(yīng)用基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體材料的特性、二極管、雙極型晶體管、門電路、基本運算電路、MOS器件物理基礎(chǔ)、單級放大器、差動放大器、運算放大器、反饋、CMOS反相器、CMOS典型組合邏輯電路、靜態(tài)鎖存器、寄存器、集成電路可靠性設(shè)計基本概念、汽車芯片耐環(huán)境設(shè)計與電磁兼容性設(shè)計、汽車信號質(zhì)量技術(shù)、可靠性封裝技術(shù)、電路仿真工具、版圖編輯、物理驗證、寄生參數(shù)提取、版圖后仿真分析等。（2）集成電路制造與封裝工藝（車規(guī)級）硅片的制備、外延工藝、摻雜工藝、氣相淀積、光刻工藝、刻蝕工藝、工藝集成、引線鍵合工藝、圓片級封裝、倒裝芯片工藝等。（3）汽車芯片應(yīng)用技術(shù)汽車運動控制知識、功率半導(dǎo)體設(shè)計知識、圖像處理芯片應(yīng)用知識、傳感芯片應(yīng)用知識、汽車通信芯片測試與應(yīng)用知識、驅(qū)動芯片應(yīng)用知識。2.賽題類型賽題分為三種類型：單項選擇題、多項選擇題和判斷題。3.競賽時間理論競賽時間為1小時。4.命題方式由大賽組委會組織專家組統(tǒng)一命題。5.考試方式采用計算機考試。（二）實踐操作競賽實踐操作競賽針對芯片在智能汽車中的典型應(yīng)用，提高參賽選手對汽車芯片的開發(fā)和應(yīng)用能力，體現(xiàn)參賽選手在汽車芯片開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的綜合職業(yè)能力。1.競賽范圍與內(nèi)容實際操作競賽針對芯片在智能汽車中的典型應(yīng)用，分別設(shè)置車載模擬/功率芯片開發(fā)與測試、車載傳感芯片開發(fā)與應(yīng)用、汽車計算芯片測試驗證和基于汽車芯片的硬件在環(huán)自動駕駛仿真共4個競賽單元。提高參賽選手對汽車芯片的開發(fā)和應(yīng)用能力，體現(xiàn)參賽選手在汽車芯片開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的綜合職業(yè)能力。任務(wù)考核點序號考核任務(wù)考核要點與相關(guān)技術(shù)要求1車載模擬/功率芯片開發(fā)與測試1.能夠根據(jù)車載模擬/功率芯片的功能需求和性能指標，選擇合適的開發(fā)方案。2.能夠在模擬集成電路設(shè)計軟件中繪制芯片的電路原理圖。3.能夠?qū)﹄娐吩韴D進行功能仿真和參數(shù)分析，檢查電路的正確性和穩(wěn)定性，優(yōu)化電路的性能。4.能夠根據(jù)電路原理圖生成版圖，考慮版圖的布局、布線、匹配、對稱、抗干擾等因素。5.能夠?qū)Π鎴D進行物理驗證，包括版圖與原理圖的一致性檢查（LVS）、設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）、寄生效應(yīng)提?。≒EX）等。6.能夠?qū)Π鎴D進行后仿真，將版圖中的寄生效應(yīng)加入到電路仿真中，重新評估電路的性能和可靠性，與前仿真結(jié)果進行對比和調(diào)整。2車載傳感芯片開發(fā)與應(yīng)用1.能夠根據(jù)車載傳感芯片的功能需求和性能指標，選擇合適的開發(fā)方案。2.能夠使用硬件描述語言在設(shè)計軟件中編寫車載傳感芯片的程序，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出等模塊。3.能夠?qū)Τ绦蜻M行功能仿真和參數(shù)分析，檢查代碼的正確性和穩(wěn)定性，優(yōu)化代碼的性能。4.能夠?qū)㈦娐酚成涞侥繕薋PGA芯片的bit文件燒錄到FPGA芯片上，并測試其功能及性能。3汽車計算芯片測試驗證1.能夠運用儀器、儀表、自動測試程序、診斷協(xié)議等方式對芯片進行功能性測試，篩選出功能正常的芯片。2.能夠利用汽車芯片開發(fā)工具鏈，實現(xiàn)感知模型的部署、識別、分析、優(yōu)化等操作。3.能夠基于多模型串接和優(yōu)化，實現(xiàn)對復(fù)雜交通場景的識別。4.能夠通過指定接口，采集和處理硬件在環(huán)仿真?zhèn)鞲衅鞯膶崟r數(shù)據(jù)，對傳感器數(shù)據(jù)進行融合感知處理并生成自動駕駛決策。4基于汽車芯片的硬件在環(huán)自動駕駛仿真1.能夠?qū)ζ嚻脚_、車載傳感芯片模塊和汽車計算芯片模塊等關(guān)鍵模塊進行安裝和調(diào)試。2.能夠通過數(shù)據(jù)接口將計算機與汽車平臺相連，運行硬件在環(huán)仿真軟件，實現(xiàn)仿真環(huán)境數(shù)據(jù)與汽車平臺的數(shù)據(jù)交互。3.能夠根據(jù)給定的CAN通訊協(xié)議，控制汽車平臺執(zhí)行預(yù)設(shè)的動作，驗證汽車平臺功能完整性。4.能夠通過修改仿真車輛的運動學(xué)模型和控制參數(shù)，執(zhí)行車道線保持功能的仿真驗證，分析車輛轉(zhuǎn)向響應(yīng)和穩(wěn)定性。5.能夠利用汽車計算芯片接收仿真平臺車載傳感器的實時數(shù)據(jù)，進行融合感知處理，結(jié)合綜合路況和車輛狀態(tài)進行自動駕駛決策。2.競賽任務(wù)實踐操作部分由參賽選手按競賽任務(wù)書的要求完成。具體包含以下競賽任務(wù)：（1）任務(wù)一：車載模擬/功率芯片開發(fā)與測試根據(jù)《國家汽車芯片標準體系建設(shè)指南（2023年版）》中產(chǎn)品與技術(shù)應(yīng)用中的功率芯片的技術(shù)方向，設(shè)計任務(wù)場景。任務(wù)選取汽車常用的模擬電路——功率芯片作為考核的對象、IGBT、大功率MOS管、逆變器等，圍繞功率芯片，進行原理圖編輯、電路仿真、版圖編輯、物理驗證、寄生參數(shù)提取、版圖后仿真及分析全流程的開發(fā)?？紤]競賽時長，可選擇其中一個流程作為考核點。依照汽車芯片的應(yīng)用場景和規(guī)格要求，使用模擬集成電路設(shè)計軟件進行版圖設(shè)計；利用仿真軟件對版圖進行物理驗證，并根據(jù)物理驗證結(jié)果填寫測試報告。（2）任務(wù)二：車載傳感芯片開發(fā)與應(yīng)用根據(jù)《國家汽車芯片標準體系建設(shè)指南（2023年版）》中產(chǎn)品與技術(shù)應(yīng)用中的傳感芯片的技術(shù)方向，設(shè)計任務(wù)場景。結(jié)合FPGA模塊，編程實現(xiàn)車載傳感器的功能應(yīng)用?，F(xiàn)場對FPGA模塊進行編程，并應(yīng)用于車輛的功能拓展，并實現(xiàn)車載功能的驗證測試。使用硬件描述語言在數(shù)字集成電路開發(fā)平臺進行設(shè)計開發(fā)，包括模塊的功能、接口和時序等；進行模擬仿真和靜態(tài)時序分析，檢查設(shè)計的正確性和穩(wěn)定性；進行綜合布局布線，生成可燒錄到FPGA上的位文件；將FPGA模塊適配到自動駕駛汽車平臺上，調(diào)試并運行測試程序，記錄測試結(jié)果；填寫測試報告。（3）任務(wù)三：汽車計算芯片測試驗證根據(jù)《國家汽車芯片標準體系建設(shè)指南（2023年版）》中產(chǎn)品與技術(shù)應(yīng)用中的控制芯片和計算芯片的技術(shù)方向，設(shè)計任務(wù)場景汽車計算芯片是智能汽車中的核心模塊，在車輛前裝和智能座艙領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。本任務(wù)選用國產(chǎn)化汽車計算芯片，考查選手對汽車計算芯片圖像識別感知功能編程、調(diào)試、應(yīng)用的能力。對提供的多片計算芯片模塊進行功能性測試，選擇功能正常的計算芯片模塊進行部署應(yīng)用。根據(jù)要求，將提供的交通感知模型部署到汽車計算芯片上，并選用相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行感知測試驗證，并根據(jù)測試結(jié)果對模型進行分類；使用任務(wù)要求的模型對指定數(shù)據(jù)或視頻流進行感知測試，并記錄識別的結(jié)果和性能指標；編寫程序串接多個感知模型，實現(xiàn)復(fù)雜交通場景的感知；填寫測試報告。（4）任務(wù)四：基于汽車芯片的硬件在環(huán)自動駕駛仿真根據(jù)《國家汽車芯片標準體系建設(shè)指南（2023年版）》中匹配試驗中的整車匹配道路試驗和整車匹配臺架試驗的技術(shù)方向，設(shè)計任務(wù)場景。硬件在環(huán)的仿真測試是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)主流的自動駕駛測試驗證方案，也是一種高效的軟硬件協(xié)同驗證方法，在硬件在環(huán)自動駕駛仿真中能夠獲取真實的感知數(shù)據(jù)（如：GPS定位數(shù)據(jù)、激光雷達點云數(shù)據(jù)、毫米波雷達數(shù)據(jù)、攝像頭數(shù)據(jù)），并設(shè)置多種不同的路況進行測試。本任務(wù)中將車載傳感器模塊和汽車計算芯片模塊適配到自動駕駛汽車平臺上。并對前置任務(wù)完成開發(fā)的功能進行綜合測試。將車載傳感模塊和汽車計算芯片模塊適配到汽車平臺上，運行硬件在環(huán)仿真軟件，實現(xiàn)仿真環(huán)境數(shù)據(jù)與汽車平臺的數(shù)據(jù)交互；選擇仿真軟件中的車輛出廠檢測模式，按照給定的CAN通訊協(xié)議發(fā)送指令，控制汽車平臺執(zhí)行預(yù)設(shè)的動作；通過修改仿真車輛的運動學(xué)模型和控制參數(shù)，執(zhí)行車道線保持功能的仿真驗證，分析車輛轉(zhuǎn)向響應(yīng)和穩(wěn)定性；切換到城市道路仿真模式，汽車計算芯片接收仿真平臺車載傳感器的實時數(shù)據(jù)，進行融合感知處理，結(jié)合綜合路況和車輛狀態(tài)做出自動駕駛決策；填寫測試報告。3.比賽時間實操比賽時間為5小時。4.命題方式由大賽組委會組織專家組統(tǒng)一命題。八、大賽軟硬件平臺說明（一）軟件平臺1.EDA工具EDA工具包括電路設(shè)計、電路仿真、版圖設(shè)計、物理驗證、參數(shù)提取與可靠性分析等典型工具，為選手提供從電路到版圖、從設(shè)計仿真到驗證的完整EDA工具；應(yīng)用以上全部或部分EDA工具可實現(xiàn)芯片設(shè)計、仿真與驗證的相關(guān)任務(wù)；滿足集成電路設(shè)計教學(xué)的多樣性需求。2.硬件在環(huán)自動駕駛仿真平臺自動駕駛硬件在環(huán)仿真平臺，是為競賽設(shè)備量身定制的軟件應(yīng)用。在該仿真平臺中可以與汽車計算芯片和智能汽車通訊，可以進行車輛虛擬傳感器安裝和配置、汽車計算芯片連接配置、單模型的感知與測試、多模型的感知與測試、測試集的設(shè)置、線控底盤的數(shù)據(jù)讀取和CAN調(diào)測、自動駕駛硬件在環(huán)仿真等汽車芯片應(yīng)用。（二）硬件平臺1.FPGA傳感芯片模塊FPGA傳感芯片模塊具有豐富的傳感器接口，可編程實現(xiàn)多種車載傳感器功能，包括但不限于超聲波雷達傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等。同時配備2路CAN接口，實現(xiàn)對報文數(shù)據(jù)的靈活配置和處理。圖1FPGA傳感芯片模塊FPGA傳感芯片模塊參數(shù)序號項目規(guī)格參數(shù)1FPGA型號紫光同創(chuàng)PANGOPGL22G2尺寸190*154*34mm3超聲波接口支持8路超聲波傳感器4CAN接口支持2路CAN5壓力傳感器柔性電阻式壓力傳感器6溫度傳感器支持2路溫度傳感器7燒錄接口10PinJTAG接口8其他接口RS232，RS485，40PinGPIO9電壓DC12V2.汽車計算芯片模塊汽車計算芯片具有雙核BPU，豐富的接口包括千兆網(wǎng)卡、CAN總線等，人工智能算力達5TOPS，可以靈活作為設(shè)備主控或協(xié)處理器。它還可配合仿真平臺實現(xiàn)快速的模型部署測試，同時具備典型車載圖像處理功能。在車輛安全和智能駕駛等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用潛力圖2汽車計算芯片模塊汽車計算芯片模塊參數(shù)序號項目規(guī)格參數(shù)1CPUCotexA53@1.5Gx42AI算力等效5Tops3內(nèi)存LPDDR44GB4存儲32GBeMMC5Wi-Fi2.4G&5G模組6以太網(wǎng)千兆PHY7USBUSB2.0*6,USB3.0*18視頻HDMI*19CANCAN接口*1，SocketCAN接口（USB）*110TF卡SDIO*11140Pin總共28個GPIO，最大復(fù)用關(guān)系：UART*2I2C*3SPI*2I2S*2PWM*212電源DC12V3.智能汽車模塊智能汽車模塊具有阿克曼線控底盤，搭載FPGA傳感芯片模塊、汽車計算芯片模塊、攝像頭等硬件。它可在室內(nèi)場景下舉升離地，結(jié)合上位機仿真系統(tǒng)實現(xiàn)城市道路中的自動駕駛道路驗證，并在室外場景拓展安裝組合導(dǎo)航、激光雷達等硬件，實現(xiàn)實際道路的自動駕駛算法測試。提供全面的自動駕駛算法測試平臺，適用于室內(nèi)外各種驗證和研究應(yīng)用，為自動駕駛技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化提供支持。圖3智能汽車模塊智能汽車模塊參數(shù)序號項目規(guī)格參數(shù)1尺寸1000*750*950mm2軸距650mm3前后輪距605mm4電池類型鋰電池24V60Ah5動力驅(qū)動電機直流無刷2*400W6轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機直流無刷400W7減速箱1:408駐車形式失電式電磁抱閘9轉(zhuǎn)向形式前輪阿克曼轉(zhuǎn)向10編碼器磁編250011最大內(nèi)輪轉(zhuǎn)向角度33°12電氣元件安裝支持安裝汽車計算芯片、FPGA傳感芯片、以及自動駕駛拓展模塊13車燈包含轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、行車燈14性能參數(shù)轉(zhuǎn)向精度0.5°15空載最高車速1.5m/s16最小轉(zhuǎn)向半徑1.6m17最大爬坡能力10°18最小離地間隙105mm19工作溫度-10~45℃20載重150kg21通訊參數(shù)控制模式遙控控制/控制指令模式22遙控器2.4