汽车传感器技术推动非车用嵌入式设计的发展

具有更多智能的汽车需要配备各种各样牢靠而又廉价的传感器，其中许多传感器证明在其它嵌入式系统中也是非常适用的。而且，数字编程技术也正在简化这些汽车传感器适应于新领域的开发过程。


目前，轿车、卡车和公共汽车既是一种机械设备，同样也几乎是一种电子装置。随着越来越多的汽车增加先进的功能，如稳定性控制和电子油门控制，汽车的电子含量还在不断增加。由于电子系统只依靠电信号工作，所以汽车需要用传感器将各种光激励、化学激励和机械激励转换成电信号。尽管传感器历来是非常昂贵的，但汽车传感器却不能太贵，因为对汽车（甚至高档豪华汽车）制造而言，成本始终是一个极为敏感的因素。然而，尽管有成本方面的严格限制，但汽车传感器的设计者们却不能只图省钱。这些传感器必须能在恶劣的温度、湿度、冲击、震动和电磁干扰的环境下可靠地工作许多年，当然这些极端工作条件会大大缩短相应常规传感器的使用寿命。
　　这种具有挑战性的局面，对那些基于非汽车传感器的嵌入式系统的设计师来说，却是一个真正的好消息。这些设计师常常发现，他们可以使原先为汽车开发的传感器也适应于别的应用场合。因为使用
在汽车上的这些传感器价格虽低，但可靠性极高。而且，现在的可编程技术也便于修改数量日益增多的汽车传感器特性，使它们达到新的用途的要求。
　　如今，许多车用传感器都是使用IC工艺制造的，其中有些工艺可生产既有模拟功能又有非易失性存储器的芯片。这种方法允许对每一个器件进行校正和编程，以弥补制造上的缺陷。因此，可编程性可以使器件制造商放宽公差，从而在降低成本的同时提高器件成品率。
　　但是，IC设计者们必须仔细地逐项考虑增加可编程性是否能够真正地降低传感器芯片的成本。这种权衡可能是极其棘手的。如果考虑不当，将非易失性存储器添加到主要是模拟功能的芯片上就会导致成本上升而不是下降。要将非易失性RAM与模拟功能结合在一起，需要使用更加复杂的晶圆片加工工艺，存储器会增加芯片面积，从而降低了成品率，而编程则会增加测试时间。
　　尽管IC技术在汽车传感技术中日益占居主导地位的理由很充足，但并非所有的汽车传感器都是采用IC的。远非如此。不过，现在还没有任何别的制造技术能如此适合生产这些传感器。制造IC的成批加工工艺可以生产大量的、功能特性受到精确控制的器件，其结果是器件成本极低。事实上，许多汽车传感器IC的封装成本已经高于芯片的成本。即使这样，封装后的器件成本通常也比用其它方法生产的器件低。可以说，在许多情况下，即使是汽车制造商愿意支付相当高的费用（何况他们事实上不愿意），用其它方法根本就生产不出合适的器件来的。
　　封装占用一笔很大的成本
　　封装成本在汽车传感器的成本中占有很大比重，对此谁也不会感到意外。封装必须保护本来就脆弱的芯片不受极端环境的影响。再则，某些IC传感器对封装提出了极为苛刻的要求。例如，某些位置传感器要求精确监控制IC芯片相对于封装外部特征的位置。要满足这些要求，需要专门的装配工艺和夹具。
　　即使没有提出这类特殊要求，汽车传感器的封装也必须保护芯片免遭大多数商用器件从未遇到过的工作条件的影响。不仅芯片，而且封装包封本身也必须保证能在-40～ +125°C的温度范围内正常工作（对安装在发动机组件上的IC，其工作温度范围是-40～ +150°C）。再则，封装必须保护芯片免受高湿度的影响，在某些情况下还要抗盐雾的影响。封装还必须保护芯片免受极端冲击和震动的影响，而芯片本身还必须承受很强的静电场和RF电磁场的干扰。这些要求通常与军事装备和航天设备中所用IC的要求相同，只在某些场合单位体积可以放松一些，而且汽车公司也不会以军用品的价格来支付，在某些情况下，甚至还要求低于普通商品的价格来支付。
　　你也许认为，汽车设备中大量使用完全相同的传感器会使定制封装符合汽车客户的心意。但是，汽车传感器的购买者在可能的情况下宁愿购买标准化封装的IC，至少从尺寸的角度来说是这样。标准封装的基础结构（如测试插座）早已存在，因此，找到多家生产标准封装IC的厂家要比寻找多家特殊封装IC制造商更容易。IC传感器制造商们估计，他们生产的汽车传感器至少有一半是符合工业标准外形封装的。
　　尽管尺寸是标准化的，但几乎所有这些封装都是IC或封装制造商使之适用于汽车行业的版本。ISO（国际标准化组织）已经制定了有关汽车用IC和IC封装性能各个方面的标准。其中一项标准，即ISO/TR 7637/1，包含了器件承受ESD（静电放电）的性能规范。
　　有些时候，对商用级器件进行改进，使之适用于汽车设备，需要对封装给予更多特别的关注。各种改进可能要求大大改变晶圆片加工工艺。比如说装在发动机罩下面的光传感器就是这种情况。一般来说，光电二极管探测器的工作温度只能达到85°C，超过这一温度（在少数情况下，可以超过100℃），

反向偏置的光电二极管的漏电流就会过大。但是，改变该器件掺杂就可使它在125℃的环境温度下工作。