汽車和汽車電子系統的發展-MEMS

車用電子控制模塊以微控制器為核心，包括各種電源電路、通信電路、輸入處理電路和輸出功率電路幾個重要的組成部分。

圖1汽車技術的演變

隨著車用電子模塊越來越多，傳輸的數據量越來越大，汽車匯流排速率在不停地發展，電子模塊開始轉向多系統集中的方向發展。傳統而言的汽車電子模塊，如下圖所示是一個核心的控制模塊，內部富含高門檻的控制演算法，單獨供給車企，是整車裡麵價值比較高的那部分。

圖2 汽車電子模塊內的要素

在汽車電子領域，汽車廠家面臨很多的問題，如中國這樣快速變化的市場需求，用戶對於車輛的功能的要求變化很快，而且市場激烈競爭的程度，也對原有產品生命周期提出了很大的考驗，原有的規劃、設計、工程需要跟上快速換代的節奏；汽車廠家想要跟上整個節奏需要以模塊化來達到戰略目的。汽車模塊化的目標是：縮短產品開發時間，快速推向市場；通過減少模塊數量來降低產品質量風險，從某種程度上來說，用更少的產品開發團隊集中精力做核心均一化的部件，來供給不同的車型。所以一個很有趣的事情，是整車企業越來越注重MEMS技術，把感知的部分獨立實現總成的智能化，實現對於原來系統的改造。

傳統的汽車內的感測器主要作用是將物理量轉換為可識別的電信號，一般是為控制器收集所需對象的信息和狀態。而在汽車電子控制系統的快速增長的市場需求下，汽車感測器技術不斷發展。隨著MEMS技術的發展（MEMSMicro Electromechanical System是微型電子機械系統)，汽車感測器本身就朝著智能化、微型化、集成化、多功能化方向發展，通過整合感測器、執行器、機械機構、信號處理和控制電路等集成於一體的MEMS，簡化了傳統汽車電子系統，真正實現了體積小、功耗降低和重量減少，這一分支也成為汽車電子重要的發展方向。

圖3汽車電子的MEMS技術和感測器

正是MEMS的重要性，使得部分Tier1如Bosch、Denso和Panasonic直接下場參與晶元層面的開發。

圖4汽車MEMS和感測器供應商一覽

在應用領域裡面，如下圖所示主要包括壓力感測器、雷達、激光雷達和化學感測器等等。

圖5汽車MEMS和感測器市場總覽

MEMS很大一部分是用在底盤安全系統裡面，如下所示慣性測量單元(IMU) 被集成化分類：主要分為獨立IMU單元/儀錶、安全氣囊控制器和ESC控制器還有底盤控制器集成。其中最多的兩項是被動安全控制器和ESC的ECU。村田是業內第一家將MEMS感測器應用於汽車主動安全上的公司，其MEMS感測器以微機單晶硅為主要構成。依靠其極高的靈敏安全性能，在ECU設計的要求中取得了一席之地。

今後村田也會考慮研發新型汽車級三軸加速度感測器，並在各性能方面如零偏穩定性、雜訊、線性度、耐振動性耐衝擊性等都給ECU對外界的感知能力大幅提高，在嚴酷的環境下也能實現高性能、高可靠性。

這些MEMS器件在汽車主動安全的ECU設計上有著很好的應用。如寶馬，賓士，豐田等，都在這顆小東西上投入了不少的精力。

對於MEMS來說，應用於汽車ABS和ESC系統中的加速度感測器和陀螺儀，也可以應用在其他工業中，比如在鑽探方面，使用加速度感測器可以保證鑽頭採礦時走直線，並且需要器件能夠應對高溫和抗衝擊；在輪船上，檢測船體隨著風浪的傾角來補償系統。甚至MEMS氣壓感測器精度很高，可以應用於室內導航。 MEMS感測器的跨界應用和多樣性使用，還有很多有趣的例子。

小結: MEMS感測器，在當今汽車信息化和汽車電子發展中已經開始扮演起越來越重要的角色，我們可以從快速變化的器件中，找到我們的機會。