http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-21 05:48:30 來源:中國自動化網
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Matthias Poppel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(mechatronic sensor)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Steve Henry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×6mm QFN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Mark Shaw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Frank Cooper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。