汽車電子控制系統(tǒng)的“正常運轉(zhuǎn)”離不開傳感器的保駕護航,,通過傳感器可將各種諸如壓力,、流量,、位置,、高度,、距離,、速度,、轉(zhuǎn)速,、溫度等信號傳遞到動力系統(tǒng),、安全系統(tǒng)等控制單元,,達到汽車正常駕駛的目的。正因為需要各種不同的信號,,因而汽車傳感器種類繁多,,目前一輛普通家用轎車上約安裝幾十到近百只傳感器,而高端轎車上的傳感器數(shù)量可達二百多只,。多年來,,用于測量壓力,、溫度和速度等量值的傳感器一直是汽車電子的主角,但汽車功能的提升使得傳感器已超越將感應(yīng)信號送回控制單元這樣一種水平,,傳感器的“智能化”已然呼之欲出,。 ?
傳感器與IC集成是重點 ?
而傳感器提高智能化的必然選擇就是IC與傳感器集成,這已成為業(yè)界關(guān)注重點,。目前這樣的產(chǎn)品很多,,如飛思卡爾" title="飛思卡爾">飛思卡爾、英飛凌" title="英飛凌">英飛凌,、NXP等很多廠商推出的胎壓傳感器芯片就集成了傳感器和IC,。其他應(yīng)用包括壓力傳感器芯片、磁性傳感器" title="磁性傳感器">磁性傳感器芯片等都是集成的,。
英飛凌傳感與控制部門主管John McGowan表示,,TPMS傳感器的要求是堅固耐用、壽命長,、成本合理,。英飛凌開發(fā)的TPMS傳感器是將一個用于數(shù)據(jù)處理和信號調(diào)制的CMOS ASIC與一個壓電式壓力測量元件放在一個公共的引線框架內(nèi)。他還介紹,,通過將處理功能與傳感器整合在一起,,能確保溫度補償、自校正和失效模式檢測等功能的精確性,。在成本控制方面,,可通過在單芯片上集成多種功能和特性以及量產(chǎn)方面來著力。并且這種智能傳感器允許將更小的中央處理器從數(shù)據(jù)運算中解放出來,,從而能進行更快的處理,。 ?
拿到歐洲上億元訂單的汽車傳感器的合資公司森太克技術(shù)總監(jiān)龐川表示,IC與傳感器集成的好處就在于減少體積,、降低干擾,。他還表示,集成方式分兩種:一種是SoC,,集成度高" title="集成度高">集成度高,,但是由于傳感器和IC的工藝有差別,實現(xiàn)難度比較大,。另一種是SOP,實現(xiàn)起來比較容易,,主要是封裝技術(shù)" title="封裝技術(shù)">封裝技術(shù)過關(guān),。 ?
對于今后傳感器都會與IC集成,龐川認為這需要看是不是有必要,,集成度高是好,,但市場需求多樣化,,因而可靈活對待?!氨热绻?yīng)A傳感器和B片的集成,,但是我可能要的是A傳感器和C片的搭配,那就還得分別采用,?!饼嫶ū硎尽??
MEMS傳感器先在高端普及 ?
而傳感器與IC集成關(guān)鍵在于MEMS技術(shù),。龐川表示,,MEMS技術(shù)是一種傳感元件的加工技術(shù),很多新類型的傳感器都會采用這種加工技術(shù),。龐川介紹,,MEMS技術(shù)將在高端應(yīng)用普及,目前除了壓力傳感器,、流量傳感器等使用MEMS技術(shù)傳感元件越來越多,,磁性傳感器使用MEMS元件也在增加。而最近的熱點是氧氣傳感器,,原來的功能是只能測量理空燃比范圍附近值,,現(xiàn)在的熱點是寬空燃比范圍測量,這需要采用一些新技術(shù),。 ?
他還表示,,高端傳感器產(chǎn)品采用MEMS技術(shù)的會越來越多,至于低端產(chǎn)品,,則沒有必要改變原有的設(shè)計,。
封裝技術(shù)至關(guān)重要 ?
但MEMS傳感器及傳感器IC集成的架構(gòu)并非“萬無一失”。業(yè)內(nèi)人士表示,,它帶來了可靠性方面的隱憂,,如何確保在任何負載、溫度和振動條件下的穩(wěn)定和可靠性是個問題,,此外在不斷降低成本方面也面臨著不少挑戰(zhàn),。“因而,,對于使用MEMS技術(shù)生產(chǎn)的傳感元件,,在技術(shù)上要考慮三個方面:一是結(jié)構(gòu)設(shè)計上要合理;二是加工技術(shù)過關(guān),;三是封裝技術(shù),。”龐川指出,。 ?
而對于封裝技術(shù)業(yè)界有不同看法,,飛思卡爾相關(guān)人士介紹,,對用于汽車動力控制和安全氣囊的加速度計的挑戰(zhàn)是用戶希望整合在一起的傳感器和控制器IC能有更小的封裝。由于無法將全部功能都集成在一塊硅片上,,所以需要對裸片進行堆疊,,以便優(yōu)化工藝。從封裝的角度來審視傳感器,,就是不將其放在一塊硅片上,,而是分放在處理器和傳感器兩個芯片上。但也有廠商認為,,單硅片方案提供的簡化封裝將具有優(yōu)勢,。真正的單芯片方案將G傳感器(加速計)、溫度傳感器或流量傳感器與信號處理部件放在同一塊芯片上,,從而可以實現(xiàn)最少的空間,。 ?
飛思卡爾還表示,未來傳感器的其他應(yīng)用很可能將包括更多的基于陀螺儀的器件,。這些陀螺儀將以MEMS為基礎(chǔ),,隨著產(chǎn)量的增加,MEMS的加工成本將降下來,。