傳感器：與IC趨于集成MEMS遍及高端

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(hào)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(hào)，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(cè)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(hào)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、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、磁性傳感器芯片等都是集成的。

英飛凌傳感與控制部門主管JohnMcGowan表示，TPMS傳感器的要求是堅(jiān)固耐用、壽命長(zhǎng)、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(hào)調(diào)制的CMOSASIC與一個(gè)壓電式壓力測(cè)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(cè)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，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)過關(guān)。

對(duì)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(chǎng)需求多樣化，因而可靈活對(duì)待。“比如供應(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。”龐川表示。

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(cè)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(cè)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?cè)械脑O(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)。“因而，對(duì)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(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(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)化封裝將具有優(yōu)勢(shì)。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(hào)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。 (end)