汽車電子控制系統(tǒng)的“正常運(yùn)轉(zhuǎn)”離不開傳感器的保駕護(hù)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(dòng)力系統(tǒng),、安全系統(tǒng)等控制單元,,達(dá)到汽車正常駕駛的目的。正因?yàn)樾枰鞣N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(dá)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(diǎn) ?
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(diǎn),。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(jiān)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(gè)用于數(shù)據(jù)處理和信號調(diào)制的CMOS ASIC與一個(gè)壓電式壓力測量元件放在一個(gè)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(bǔ)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(yùn)算中解放出來,,從而能進(jìn)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(shí)現(xiàn)難度比較大,。另一種是SOP,,實(shí)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(huì)與IC集成,,龐川認(rèn)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(huì)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(diǎn)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(diǎn)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(huì)越來越多,,至于低端產(chǎn)品,則沒有必要改變原有的設(shè)計(jì),。
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(fù)載,、溫度和振動(dòng)條件下的穩(wěn)定和可靠性是個(gè)問題,此外在不斷降低成本方面也面臨著不少挑戰(zhàn),?!耙蚨瑢τ谑褂肕EMS技術(shù)生產(chǎn)的傳感元件,,在技術(shù)上要考慮三個(gè)方面:一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)力控制和安全氣囊的加速度計(jì)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(jìn)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(gè)芯片上,。但也有廠商認(rèn)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(jì)),、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(shí)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,。