汽車傳感器技術推動非車用嵌入式設計的發展

具有更多智能的汽車需要配備各種各樣牢靠而又廉價的傳感器，其中許多傳感器證明在其它嵌入式系統中也是非常適用的。而且，數字編程技術也正在簡化這些汽車傳感器適應于新領域的開發過程。


目前，轎車、卡車和公共汽車既是一種機械設備，同樣也幾乎是一種電子裝置。隨著越來越多的汽車增加先進的功能，如穩定性控制和電子油門控制，汽車的電子含量還在不斷增加。由于電子系統只依靠電信號工作，所以汽車需要用傳感器將各種光激勵、化學激勵和機械激勵轉換成電信號。盡管傳感器歷來是非常昂貴的，但汽車傳感器卻不能太貴，因為對汽車（甚至高檔豪華汽車）制造而言，成本始終是一個極為敏感的因素。然而，盡管有成本方面的嚴格限制，但汽車傳感器的設計者們卻不能只圖省錢。這些傳感器必須能在惡劣的溫度、濕度、沖擊、震動和電磁干擾的環境下可靠地工作許多年，當然這些極端工作條件會大大縮短相應常規傳感器的使用壽命。
　　這種具有挑戰性的局面，對那些基于非汽車傳感器的嵌入式系統的設計師來說，卻是一個真正的好消息。這些設計師常常發現，他們可以使原先為汽車開發的傳感器也適應于別的應用場合。因為使用
在汽車上的這些傳感器價格雖低，但可靠性極高。而且，現在的可編程技術也便于修改數量日益增多的汽車傳感器特性，使它們達到新的用途的要求。
　　如今，許多車用傳感器都是使用IC工藝制造的，其中有些工藝可生產既有模擬功能又有非易失性存儲器的芯片。這種方法允許對每一個器件進行校正和編程，以彌補制造上的缺陷。因此，可編程性可以使器件制造商放寬公差，從而在降低成本的同時提高器件成品率。
　　但是，IC設計者們必須仔細地逐項考慮增加可編程性是否能夠真正地降低傳感器芯片的成本。這種權衡可能是極其棘手的。如果考慮不當，將非易失性存儲器添加到主要是模擬功能的芯片上就會導致成本上升而不是下降。要將非易失性RAM與模擬功能結合在一起，需要使用更加復雜的晶圓片加工工藝，存儲器會增加芯片面積，從而降低了成品率，而編程則會增加測試時間。
　　盡管IC技術在汽車傳感技術中日益占居主導地位的理由很充足，但并非所有的汽車傳感器都是采用IC的。遠非如此。不過，現在還沒有任何別的制造技術能如此適合生產這些傳感器。制造IC的成批加工工藝可以生產大量的、功能特性受到精確控制的器件，其結果是器件成本極低。事實上，許多汽車傳感器IC的封裝成本已經高于芯片的成本。即使這樣，封裝后的器件成本通常也比用其它方法生產的器件低。可以說，在許多情況下，即使是汽車制造商愿意支付相當高的費用（何況他們事實上不愿意），用其它方法根本就生產不出合適的器件來的。
　　封裝占用一筆很大的成本
　　封裝成本在汽車傳感器的成本中占有很大比重，對此誰也不會感到意外。封裝必須保護本來就脆弱的芯片不受極端環境的影響。再則，某些IC傳感器對封裝提出了極為苛刻的要求。例如，某些位置傳感器要求精確監控制IC芯片相對于封裝外部特征的位置。要滿足這些要求，需要專門的裝配工藝和夾具。
　　即使沒有提出這類特殊要求，汽車傳感器的封裝也必須保護芯片免遭大多數商用器件從未遇到過的工作條件的影響。不僅芯片，而且封裝包封本身也必須保證能在-40～ +125°C的溫度范圍內正常工作（對安裝在發動機組件上的IC，其工作溫度范圍是-40～ +150°C）。再則，封裝必須保護芯片免受高濕度的影響，在某些情況下還要抗鹽霧的影響。封裝還必須保護芯片免受極端沖擊和震動的影響，而芯片本身還必須承受很強的靜電場和RF電磁場的干擾。這些要求通常與軍事裝備和航天設備中所用IC的要求相同，只在某些場合單位體積可以放松一些，而且汽車公司也不會以軍用品的價格來支付，在某些情況下，甚至還要求低于普通商品的價格來支付。
　　你也許認為，汽車設備中大量使用完全相同的傳感器會使定制封裝符合汽車客戶的心意。但是，汽車傳感器的購買者在可能的情況下寧愿購買標準化封裝的IC，至少從尺寸的角度來說是這樣。標準封裝的基礎結構（如測試插座）早已存在，因此，找到多家生產標準封裝IC的廠家要比尋找多家特殊封裝IC制造商更容易。IC傳感器制造商們估計，他們生產的汽車傳感器至少有一半是符合工業標準外形封裝的。
　　盡管尺寸是標準化的，但幾乎所有這些封裝都是IC或封裝制造商使之適用于汽車行業的版本。ISO（國際標準化組織）已經制定了有關汽車用IC和IC封裝性能各個方面的標準。其中一項標準，即ISO/TR 7637/1，包含了器件承受ESD（靜電放電）的性能規范。
　　有些時候，對商用級器件進行改進，使之適用于汽車設備，需要對封裝給予更多特別的關注。各種改進可能要求大大改變晶圓片加工工藝。比如說裝在發動機罩下面的光傳感器就是這種情況。一般來說，光電二極管探測器的工作溫度只能達到85°C，超過這一溫度（在少數情況下，可以超過100℃），

反向偏置的光電二極管的漏電流就會過大。但是，改變該器件摻雜就可使它在125℃的環境溫度下工作。