MOSFET_IGBT单管/模块_Diode_场效应管_MOS管_特诺半导体有限公司

集成电路(IC)是所有现代安全系统的根本。集成电路提供逻辑，控制传感器，从很大程度上看，其本身就是传感器。集成电路驱动最终元件以实现安全状态，它们是软件运行的平台。半导体内部的高集成度可以简化系统级实现，其代价是IC内部复杂性增加。

这种集成会减少器件数量，改善系统可靠性，并为提高诊断覆盖率和缩短诊断测试间隔创造机会——所有这些都是以安全性适中为代价的。有人可能会认为，由于复杂性增加，这种高集成度是一件坏事。然而，虽然集成电路复杂性提高，但在模块和系统层面上可以大大简化。令人吃惊的是，过程控制、机械、电梯、变速驱动器和有毒气体传感器都有相应的功能安全标准，但关于集成电路却没有专门的功能安全标准。相反，相关要求和知识是零散地分布在IEC 61508和其他B级、C级标准中。本文为解读现有半导体功能安全标准提供指导。

简介

通常，集成电路按照IEC 61508或ISO 26262标准进行开发。另外，二级和三级标准中有时还会有其他要求。只有按照功能安全标准进行开发和评估，才能让人放心这些复杂的集成电路足够安全。当编写IEC 61508时，其针对的是定制系统，而不是开放市场批量生产的集成电路。本文将回顾并评论集成电路的已知功能安全要求。虽然本文集中讨论IEC 61508及其在工业领域的应用，但很多内容都与汽车、航空电子和医疗等应用有关。

功能安全

功能安全是安全性的一部分，与系统在需要的时候是否有把握执行安全相关任务有关 。功能安全不同于其他被动形式的安全，如电气安全、机械安全或本质安全。

功能安全是一种主动形式的安全。例如，它能确保马达以足够快的速度关闭，防止对打开防护门的操作员造成伤害，或者当有人在附近时，机器人会降低运行的速度和力度。

标准

主要功能安全标准是IEC 61508 1。该标准的第一版于1998年出版，第二版于2010年出版，并于2017年开始更新至第三版的工作，可能的完成日期是在2022年。自从1998年公布IEC 61508第一版以来，基本IEC 61508标准已针对不同领域进行适应性修改，例如汽车(ISO 26262)、过程控制(IEC 61511)、PLC (IEC 61131-6)、IEC 62061（机械）、变速驱动器(IEC 61800-5-2)以及其他许多领域。此类标准有助于对非常宽泛的IEC 61508进行解释以便用于这些受到更大限制的领域。

一些功能安全标准，例如ISO 13849和D0-178/D0-254，并非衍生自IEC 61508。尽管如此，任何熟悉IEC 61508并阅读这些标准的人都不会对其内容感到过于吃惊。

在安全系统内，当系统运行时，执行关键功能安全活动的是安全功能。安全功能定义了实现或保持安全所必须执行的操作。典型的安全功能包含输入子系统、逻辑子系统和输出子系统。通常，这意味着对潜在的不安全状态进行检测，并且基于检测到的值做出决定，如果认为有潜在危险，则指示输出子系统将系统置于已定义的安全状态。

不安全状态存在到实现安全状态的时间至关重要 。例如，安全功能可能包括如下器件：一个传感器用来检测机器上的防护装置是否打开，一个PLC用来处理数据，以及一个具有安全扭矩关闭输入的变速驱动器，它在插入机器中的手可能接近运动部件之前关闭电机。

安全完整性等级

SIL代表安全完整性等级，是表示需要将风险降至何种程度才能达到可接受水平的手段。根据IEC 61508标准，安全等级有1、2、3、4四级，从一个级别到下一个级别，安全性会提高一个数量级。机器和工厂自动化场景中不会看到SIL 4，因为一般情况下，这种场合中遭受危险的人员通常不会超过一个。SIL 4针对的是数百甚至数千人可能受到伤害的核能和铁路等应用。还有其他功能安全标准，例如汽车使用ASIL（汽车安全完整性等级）A、B、C和D，以及ISO 13849标准。其性能等级a、b、c、d和e可以对应到SIL 1至SIL 3尺度。