現代汽車電子中關于智能傳感器的應用與發展

　　智能傳感器（SmartSensor）、智能執行器和智能變送器-微傳感器（或微執行器，或微變送器）和它的部分或全部處理器件、處理電路集成在一個芯片上的器件（例如上述的微加速度計的單芯片解決方案）。因此智能傳感器具有一定的仿生能力，如模糊邏輯運算、主動鑒別環境，自動調整和補償適應環境的能力，自診斷、自維護等。顯然，出于規模生產和降低生產成本的要求，智能傳感器的設計思想、材料選擇和生產工藝必須要盡可能地和集成電路的標準硅平面工藝一致。可以在正常工藝流程的投片前，或流程中，或工藝完成后增加一些特殊需要的工序，但也不應太多。

　　在一個封裝中，把一只微機械壓力傳感器與模擬用戶接口、8位模-數轉換器（SAR）、微處理器（摩托羅拉69HC08）、存儲器和串行接口（SPI）等集成在一個芯片上。其前端的硅壓力傳感器是采用體硅微細加工技術制作的。制備硅壓力傳感器的工序既可安排在集成CMOS電路工藝流程之前，亦可在后。這種智能壓力傳感器的技術和市場都已成熟，已廣泛用于汽車（機動車）所需的各式各樣的壓力測量和控制單元中，諸如各種氣壓計、噴嘴前集流腔壓力、廢氣排氣管、燃油、輪胎、液壓傳動裝置等。

　　智能壓力傳感器的應用很廣，不局限于汽車工業。目前，生產智能壓力傳感器的廠商已不少，市售商品的品種也很多，已經出現激烈的競爭。結果是智能壓力傳感器體積越來越小，隨之控制單元所需的外圍接插件和分立元件越來越少，但功能和性能卻越來越強，而且生產成本降低很快（現在約為幾美元一只）。

　　順便需要說說的是，在一些中文資料中，尤其是一些產品宣傳性材料中，籠統地將SmartSensor（或device）和Intelligentsensor（或device）都稱之為智能傳感器，但在歐美文獻中是有所差別的。西方專家和公眾通常認為，Smart（智能型）傳感器比Intelligent（知識型）的智慧層次和能力更高。當然，知識型的內涵也在不斷進化，但那些只能簡單響應環境變化，作一些相應補償、調整工作狀態的，特別是不需要集成處理器的器件，其知識等級太低，一般不應歸入智能器件范疇。

　　相信大多數讀者能經常接觸到的，最貼近生活的智能傳感器可能要算是用于攝像頭、數碼相機、攝像機、手機攝像中的CCD圖像傳感器了。

　　這是一種非智能型傳感器莫屬的情況，因為CCD陣列中每個硅單元由光轉換成的電信號極弱，必須直接和及時移位寄存、并處理轉換成標準的圖像格式信號。還有更復雜一些的，在中、高檔長焦距（IOX）光學放大數碼相機和攝像機上裝備的電子和光學防抖系統，特別是高端產品中的真正光學防抖系統。它的核心是雙軸向或3軸向的微加速度計或微陀螺儀，通過它監測機身的抖動，并換算成鏡頭的各軸向位移量，進而驅動鏡頭中可變角度透鏡的移動，使光學系統的折射光路保持穩定。

　　微系統（Microsystem）和MEMS（微機電系統）-由微傳感器、微電子學電路（信號處理、控制電路、通信接品等）和微執行器構成一個三級級聯系統、集成在一個芯片上的器件稱之為微系統。如果其中擁有機械聯動或機械執行機構等微機械部件的器械則稱之為MEMS。

　　MEMS芯片的左側給出的是制備MEMS芯片需要的基本工藝技術。它的右側則為主要應用領域列舉。很明顯，MEMS的最好解決方案也是選用與硅工藝兼容的材料及物理效應、設計理念和工藝流程，也即采用常規標準的CMOS工藝與二維、三維微細加工技術相結合的方法，其中也包括微機械結構件的制作。

　　微傳感器合乎邏輯的發展延伸是智能傳感器，智能傳感器自然延伸則是微系統和MEMS，MEMS的進一步發展則是能夠自主接收、分辨外界信號和指令，進而能獨立、正確動作的微機械（Micromachines）。現在，開發成功、并已有商業產品的MEMS品種已不少，涵蓋圖4所示的各大領域。其中包括全光光通信和全光計算機的關鍵部件之一的二維、三維MEMS光開關。

　　通過控制芯片上的微反射鏡陣列，實現光輸入/輸出的交叉互聯。這是目前全光交換技術的成熟的最佳方案。市場上可買到的MEMS光開關已達1296路，開關轉換時間約為20ms。

　　微機械（也稱為納米機械）現在還處于在開發試驗階段，但已有許多很重要的實驗室產品涌現，如著名的納米電機、微昆蟲、微直升機和潛水艇等。業界普遍認為，它們的開發成功和投入實際應用將對工業技術和生活質量產生深遠的影響。