MEMS在汽车电子中的应用及发展.pdfVIP

在二十世纪90年代早期，汽车安全气囊系统就开始大量采用MEMS加速度计。在其后的十年 中，MEMS技术的第二次应用浪潮被掀起。期间，MEMS技术被大量应用，产品种类逐渐增 多，相关技术被应用到各行各业。第二代技术和产品取代了前者，并很快成为主流。据统 计，汽车传感器市场在2009年规模就达到了25亿美元。2004至2009年间，全球汽车传感器市 场的年复合增长率已经达到了9%左右。而今，第三次MEMS应用浪潮正在逼近，越来越多的 MEMS加速度计和陀螺仪将被用于更多更新的技术领域。 第三次应用浪潮的临近 在中国市场，政府正在不遗余力得加大对汽车产业的发展力度，其中汽车传感器市场成 为发展最迅猛的市场。2009年中国汽车传感器市场销售额接近80亿美元，预计从2007年到 2010年，中国市场上，汽车传感器销售额的年复合增长率将高于35% 。这种增长力度和速度 着实不容小视。中国的传感器市场分为两个方向：高端路线和低价路线，ADI 的MEMS产品 是一个大家庭，囊括了多种定位类别的产品，并致力于满足不同客户的需求。 在当前的MEMS领域，面临的挑战主要来自系统级设计、测试、分析、嵌入式软件的开 发、以及电源管理技术。其中优化解决方案所需要的许多其它要素也为技术工程师提出了许 多挑战。我们认为，也许在未来的 年中， 传感器设计需要被供应商进一步优化，从 10 MEMS 而能够使其提供更加强大的功能，并为使用者降低整体成本做出贡献。而这对于MEMS 的运 动检测的发展和前进步伐也起着至关重要的作用。 对于MEMS传感器来说，适宜在汽车电控系统中应用是其一大特点。其于近年来被越来 越多地应用于汽车的发动机控制系统、车身控制系统和底盘控制系统。其中加速度传感器在 汽车中的应用包括电子稳定控制、气囊监测、GPS导航及安全系统、以及翻转监测等。ADI 公司20多年来一直是MEMS创新产品的领导者，提供全面的惯性感测解决方案，包括iMEMS 加速度计和陀螺仪、iSensor智能传感器以及惯性测量单元(IMU)，并已通过TS-16949和 QS9000认证。 ADI扩展了MEMS产品在诸如安全气囊，电子稳定系统等安全领域的应用。迄 今为止， 公司久经验证的运动信号处理技术已经生产出超过 亿片的传感器产品。 ADI 4 MEMS在汽车电子中的应用及发展 多种能量的耦合构成了MEMS器件工作原理，微传感器将非电信号转变为电信号，而微 执行器将电能转换为机械动作。与此同时，Integrated Design也在MEMS 的设计过程中大显身 手。但在MEMS系统的设计过程中，往往采用源于IC 的技术方式，而且系统仿真与版图设 计，以及器件分析等过程相互脱节，这就使得有机集成的设计环境不能够形成，从而不能够 满足MEMS市场快速增长的需要。目前，人们往往使用自上而下(Top-down)的方法设计 MEMS 。由此可见，这种正向并行的方法集成了MEMS设计中的所有环节，避免了自下而上 方式所出现的弊端，使设计效率和设计质量都得到了保证。 当前，手工设计仍然是MEMS 的设计工作的主要方式，主要依靠于设计者的知识与专业 水平，而VLSI 中的数字逻辑综合则引领了自动化设计潮流。一种快速、优化的配置可以根据 设计者提出的要求，利用优化算法以及综合工具实现。它可以帮助设计人员自动生成MEMS 器件的拓扑图与器件结构尺寸，从而开始MEMS 的自动化设计，节省人力成本。使非专业设 计者也能参与器件的开发。这种系统综合，实现了单个器件的设计综合，但需要将MEMS系 统间的耦合效应考虑进去，并对信号处理与控制电路部分进行调试，除此之外还必须具备完 备的MEMS器件单元库。 MEMS芯片与半导体芯片整合、封装在一起是集成电路技术发展的新趋势，也是传统IC 厂商的新机遇。ADI MEMS技术简化了运动检测在工业、医疗、消费电子、通信和汽车等众 多领域中的应用。用户之所以选择ADI公司的iMEMS加速度计和陀螺仪，是因为其能提供业 界最精确的运动测量，而且还具有最小的尺寸、最低的功耗和最高的性价比。 在汽车的主动与被动安全保护领域，市场趋势主要包括以下几个方面：首先，传感器趋 于整合，例如将ESP与安全气囊放置在同一ECU之内；其次，传感器的界面将趋于标准化， 其中包括数字界面，