現代汽車(chē)電子中關(guān)于智能傳感器的應用與發(fā)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(gè)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(dòng)鑒別環(huán)境，自動(dòng)調整和補償適應環(huán)境的能力，自診斷、自維護等。顯然，出于規模生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本的要求，智能傳感器的設計思想、材料選擇和生產(chǎn)工藝必須要盡可能地和集成電路的標準硅平面工藝一致?？梢栽谡９に嚵鞒痰耐镀?，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(gè)封裝中，把一只微機械壓力傳感器與模擬用戶(hù)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(gè)芯片上。其前端的硅壓力傳感器是采用體硅微細加工技術(shù)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(shù)和市場(chǎng)都已成熟，已廣泛用于汽車(chē)（機動(dòng)車(chē)）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(dòng)裝置等。

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

　　順便需要說(shuō)說(shuō)的是，在一些中文資料中，尤其是一些產(chǎn)品宣傳性材料中，籠統地將SmartSensor（或device）和Intelligentsensor（或device）都稱(chēng)之為智能傳感器，但在歐美文獻中是有所差別的。西方專(zhuān)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(jìn)化，但那些只能簡(jiǎn)單響應環(huán)境變化，作一些相應補償、調整工作狀態(tài)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(jīng)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(gè)硅單元由光轉換成的電信號極弱，必須直接和及時(shí)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(cháng)焦距（IOX）光學(xué)放大數碼相機和攝像機上裝備的電子和光學(xué)防抖系統，特別是高端產(chǎn)品中的真正光學(xué)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(guò)它監測機身的抖動(dòng)，并換算成鏡頭的各軸向位移量，進(jìn)而驅動(dòng)鏡頭中可變角度透鏡的移動(dòng)，使光學(xué)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(xué)電路（信號處理、控制電路、通信接品等）和微執行器構成一個(gè)三級級聯(lián)系統、集成在一個(gè)芯片上的器件稱(chēng)之為微系統。如果其中擁有機械聯(lián)動(dòng)或機械執行機構等微機械部件的器械則稱(chēng)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(shù)。它的右側則為主要應用領(lǐng)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(shù)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(fā)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(jìn)一步發(fā)展則是能夠自主接收、分辨外界信號和指令，進(jìn)而能獨立、正確動(dòng)作的微機械（Micromachines）?，F在，開(kāi)發(fā)成功、并已有商業(yè)產(chǎn)品的MEMS品種已不少，涵蓋圖4所示的各大領(lǐng)域。其中包括全光光通信和全光計算機的關(guān)鍵部件之一的二維、三維MEMS光開(kāi)關(guān)。

　　通過(guò)控制芯片上的微反射鏡陣列，實(shí)現光輸入/輸出的交叉互聯(lián)。這是目前全光交換技術(shù)的成熟的最佳方案。市場(chǎng)上可買(mǎi)到的MEMS光開(kāi)關(guān)已達1296路，開(kāi)關(guān)轉換時(shí)間約為20ms。

　　微機械（也稱(chēng)為納米機械）現在還處于在開(kāi)發(fā)試驗階段，但已有許多很重要的實(shí)驗室產(chǎn)品涌現，如著(zhù)名的納米電機、微昆蟲(chóng)、微直升機和潛水艇等。業(yè)界普遍認為，它們的開(kāi)發(fā)成功和投入實(shí)際應用將對工業(yè)技術(shù)和生活質(zhì)量產(chǎn)生深遠的影響。