許多年來，用於測量壓力、溫度和加速度等量值的傳感器一直是汽車電子的主角。但大量需要具備此類功能的係統

，諸如燃油噴射控製
、燃油經濟性和安全係統(包括“智能”氣囊和胎壓監測)，已經超越在需要的地方安放一個傳感器並將感應信號送回控製單元這樣一種水平。 
   各(ge)種(zhong)數(shu)字(zi)總(zong)線(xian)係(xi)統(tong)的(de)出(chu)現(xian)
，能(neng)夠(gou)方(fang)便(bian)地(di)實(shi)現(xian)集(ji)中(zhong)化(hua)處(chu)理(li)及(ji)簡(jian)化(hua)的(de)線(xian)束(shu)連(lian)接(jie)
，並(bing)且(qie)使(shi)得(de)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)集(ji)成(cheng)在(zai)負(fu)責(ze)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)內(nei)部(bu)的(de)處(chu)理(li)智(zhi)能(neng)的(de)優(you)勢(shi)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。但(dan)這(zhe)樣(yang)一(yi)種(zhong)架(jia)構(gou)也(ye)帶(dai)來(lai)了(le)可(ke)靠(kao)性(xing)方(fang)麵(mian)的(de)隱(yin)憂(you)；此外，典型汽車應用在不斷降低成本方麵也麵臨著不少挑戰。 
   類似控製器區域網絡(CAN)以及更強大的FlexRay總線等高速總線，傳統上用在類似引擎和底盤控製等需要密集計算、快速處理的場合。而低成本、單線連接的本地互連網絡(LIN)是為諸如座椅定位和溫度控製等對速度要求不苛刻、但著重於簡單性和低成本的車身電子應用開發的。單線式(single-wire)LIN還意味著更輕的重量
，從而能夠帶來更佳的燃油經濟性。

   德州儀器(TI)的全球先進嵌入式控製營銷經理MatthiasPoppel表示
，能將控製IC與yu傳chuan感gan器qi放fang在zai被bei監jian控kong的de機ji械xie部bu分fen上shang，能neng夠gou節jie省sheng空kong間jian及ji簡jian化hua係xi統tong中zhong央yang處chu理li器qi的de處chu理li工gong作zuo。但dan他ta接jie著zhe說shuo，這zhe種zhong將jiang機ji械xie和he電dian子zi整zheng合he在zai一yi起qi的de機ji電dian一yi體ti化hua傳chuan感gan器qi的de可ke靠kao性xing是shi個ge問wen題ti。“其靈活性也不夠(對設計工程師來說)

，因為這種集成傳感器也許隻有一個供應商，而由分立器件組合起來的部件一般有數家供應商，”他補充道。 
   按Poppel的觀點，“向32位MCU的轉變以及接至機械部分的附屬(satellite)處理器/傳感器構造還有待進考驗。”他舉例說
，裝配有附接至一個測量器件的機電傳感器(mechatronicsensor)的PCB必須進行測試和驗證
，以確保在任何可預期的動作
、負載、溫度和振動條件下的穩定和可靠性。 
   飛思卡爾半導體傳感器業務部的可編程控製器功率高級行銷經理SteveHenry也提到了對傳感器可靠性的關注及封裝對其的影響。“例如，對傳感器-加速計的挑戰是用戶希望整合在一起的傳感器和控製器IC能有更小的封裝。” 
   Henry表示，飛思卡爾提供了一款6mm×6mmQFN表麵貼裝的微機電係統(MEMS)器件，但裸片必須堆疊起來，以滿足更小的總體封裝要求，以便能貼裝在越來越緊湊的空間內。 
   在將加速計(能對質量和共振進行監測)堆疊在處理器芯片上時，需要留意來自負載和震動等外部環境對應力敏感性的影響，Henry說。“用矽膠、RTV或其它材料封裹該加速計，將使其與封裝絕緣，”他指出。但之後需要開發一種不同的裸片粘接技術，因“它可能試圖采用線邦定技術與一個枕墊連在一起，”Henry介紹。另外，此舉也會影響可靠性。 
   “由於你無法將全部功能都集成在一塊矽片上，所以需要對裸片進行堆疊，以便優化工藝，”飛思卡爾傳感器產品部的營銷、應用和係統經理MarkShaw表示。你能利用很高的芯片邏輯密度和(傳感器處理器)高耐壓的優勢且不被MEMS工藝所限製，他說。而Henry認為，應從封裝的角度審視傳感器。這樣做得出的結論是：不將其放在一塊矽片上
，而是分放在處理器和傳感器兩個芯片上。
   Shaw指出

，尺寸較大的MCU芯片本身的裸片尺寸也較大。“MEMS的故障率較高，而良率較低，”他指出，將處理器和MEMS傳感器放在一塊芯片上將付出更大代價。如果傳感器區域的MENS發生故障，再好的處理器部分也會跟著報廢。 
   雖然也認同必須提升傳感器的良率，但混合信號芯片供應商ZMD美國公司的總裁FrankCooper卻認為
，轉向他稱之為“單矽片方案”提供的簡化封裝將具有優勢。與將ASIC線邦定至傳感器和連接器進行線綁定起來進而再封裝在一起的方法相比，這種方法更有優勢。 
   “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同在一塊芯片上
，從而可以實現最少的線邦定
，”Cooper說。這樣一來，傳感器安裝中發生爆裂、短路
、疲勞和汙染的地方就較少。 
   安全和發動機效率仍將是當前及今後汽車傳感器應用的關注焦點 
   當輪胎接觸路麵 
   因為傳感器要麵對它們以前從沒遇到的嚴酷環境，所以可靠性也是個問題。具有代表性的一個應用是胎壓感測(TPS)。美國國家公路交通安全管理機構強製要求在2006型年(modelyear)
，20%的新車要配備TPS傳感器。 
   英飛淩科技的傳感與控製部門主管JohnMcGowan表示，TPS傳感器用在“局促、悶熱的地方”
，而且必須堅固耐用、壽命長，另外，還要有合理的成本。英飛淩的工程師通過將一個用於數據處理和信號調製的CMOSASIC與一個壓電式壓力測量元件放在一個公共的引線框架內
，開發出這樣一款傳感器。在兩層玻璃間夾著ASIC的“三層矽三明治”結構堅固耐用
，McGowan表示。飛思卡爾的Henry也談到了“媒介兼容性”問題，其中，TPS傳感器可能被暴露在“有趣的化學物”下、液體能濺到車庫中的輪胎上，這些東西包括：從電池溢出的酸
、裝配用潤滑劑、塵土
、來自製造工藝的化學殘留物及充滿氣的輪胎內的潮濕空氣。 
   英飛淩的McGowan表示，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。在成本控製方麵，可通過在單芯片上集成多種功能和特性(與過去采用的分立無源器件的方式相反)以及量產來著力。最後

，這種智能附屬傳感器允許將更小的中央處理器從數據運算中解放出來，以便進行更快的決策處理。 
   目前的胎壓監測傳感器不是作為凸起的一塊安裝在胎外就是固定在輪緣的內部。因這些設備是由紐扣電池供電的，McGowan表示
，一線供應商追求10年的電池壽命。“為達到此目的，我們在處理算法中使用車輛信息，在車停止不動時，降低采樣和傳輸速率，”他補充說。 
   未來的壓力監測可能由直接嵌入在輪胎構造內的傳感器完成。這些傳感器必須由McGowan稱之為的“能量積聚(energyscavenging)”技術來供電
，這種技術利用輪胎撓曲性來驅動為傳感器提供能量的應變器件(piezo)。該gai概gai念nian能neng被bei擴kuo展zhan，例li如ru

，利li用yong引yin擎qing震zhen動dong作zuo為wei碰peng撞zhuang傳chuan感gan器qi的de工gong作zuo能neng量liang。另ling一yi種zhong方fang法fa是shi通tong過guo感gan應ying方fang式shi從cong輪lun胎tai外wai對dui嵌qian入ru式shi胎tai壓ya傳chuan感gan器qi進jin行xing驅qu動dong。這zhe裏li需xu關guan注zhu的de事shi項xiang包bao括kuo：輪胎轂內的任何金屬天線環對輪胎物理特性的影響。
   采用QFN封裝的最新雙芯片加速計具有6mm×6mm×1.45mm的裸片堆疊尺寸(右)。 
   芯片頂部的是加速計核
，CMOS控製IC在底部。(頂部)還顯示了QFN傳感器堆疊工藝 
   由MagnetiMarelli領導的一個小組圍繞著“智能輪胎“展開了初期的工作

，它超越了單純的壓力檢測水平。該小組的成果由項目主管AndreaNeponte和戰略創新經理PieroDeLaPierre在SAE2005世界大會上發表(論文2005-01-1481)。輪胎測試將不止測試壓力
；在內部襯墊上的一個三軸加速計也將提供沿著三個軸的輪胎力數據、輪胎接觸塊的大小以及路麵情況(通過振動數據)。 
   雖然測試時使用了電池以保證通信連接的可靠性，但在傳感器需要的功率級(300毫瓦)fangmian，gaituanduixiangxinyingbianpianfangfabunengweigaiyingyongtigongzugougonglv。zheyangyizhongluntaishujuxitongkeyongyuweiqichedipankongzhixitongtigongxinxihuoquedingshifouxuyaojinxingluntaihuoxuanguaxitongfuwu。 
   汽車傳感器展望 
   未來五年內
，傳感器的其它應用很可能將包括更多的基於陀螺儀的器件，飛思卡爾的Shaw表示。這些器件將為滾動穩定性控製及其它軸閉環控製提供角速率數據。這些陀螺儀將以MEMS為基礎
，隨著產量的增加，MEMS的加工成本將降下來。 
   英飛淩的壓力和霍爾效應傳感器營銷經理PeterKnittl認為，要為由氣囊觸發的撞擊傳感器增強性能，將會采用基於壓力的器件而不再是目前使用的G傳感器。“這種向‘有源’傳感器的轉變是由(美國)政府為防範側部撞擊而新頒布的法令(FMVSS-201)拉動的，”他說。“當結構變形時
，G傳感器將觸發。但車門內的壓力傳感器不久(約5到6ms)將檢測到一個聲波，而G傳感器的檢測時間是10ms。”未來的氣囊係統可能同時采用這兩種傳感器
，從而增強冗餘性。 
   汽車傳感器係統的發展趨勢不僅是傳感器將用在哪些地方的風向標，還體現出“各種總線係統是如何必須一道工作以及各總線是專門針對哪個應用領域的，”TI的Poppel表示。兩線式還是三線式？ 
   ZMD的Cooper表示
，他很驚訝為什麼單線式LIN總線尚沒能在車內占據更大的主導地位。典型應用仍采用三線式輻射度(radiometric)傳感器接口。也許隨著新的數字協議的出現，汽車產業的人士中沒有人想冒召回或其發生流血事故的風險。”所以
，經過驗證的傳統器件會讓開發人員用起來得心應手，並希望能夠方便地使用庫存器件
，他接著說。“雖然行業走向也許是一種數字接口，他們仍著眼於模擬(三線)輸出信號。” 
   Cooper預計未來五年內將出現更小、更輕
、處理能力更強的傳感器，但隻有很少的電子控製單元(ECU)模塊處理它們。另外

，他認為，隨著連線的減少(重量更輕)，燃油經濟性將更高
，輻射也會更低，並且無需另一層的數據插值(interpolation)，這些將有助於推動向數字接口標準基礎設施的轉變。 
   “如今一些汽車內擁有100多個ECU
，而目標是減少車內ECU的數量
，”TI的Poppel表示。“代碼的可重複利用性也將對降低成本有助益。另外，雖然能在手持無線應用中見到當今領先的技術

，但(因其短暫的設計周期)這些產品並沒有很長的使用周期。另一方麵，汽車畢竟是需要電子提供高質量和高可靠性的長期使用係統。”