汽車慣性傳感器開發(fā)商用低g加速計的設計方案

 為縮短面向商業(yè)應用的MEMS慣性傳感器的開發(fā)周期，我們可以復用為同類汽車產品開發(fā)的技術。這種方法提供的附加優(yōu)勢是可以讓商業(yè)產品保持與汽車產品同樣高的質量水平。因此，商用低g加速計已經從汽車領域派生出來，其好處是獲得更短的設計周期和更高的產品質量，同時實現(xiàn)更低的成本。

    特別地，采用雙芯片(傳感器和信號調節(jié)芯片)方法開發(fā)的慣性傳感器使人們很容易復用現(xiàn)有技術。例如，為模擬器件或微控制器等其他產品開發(fā)的IC技術可以復用到信號調節(jié)IC上。雙芯片方法的另一優(yōu)勢是能獲得更短的產品設計周期，因為傳感器與IC設計可以同時進行，從而縮短晶圓加工時間。

    汽車與商用慣性傳感器市場在某個加速度感應范圍內是重疊的，通常是低于8個g的低g領域，不過汽車加速計要求從1個g(用于傾斜等場合)直至250個g或更高(用于碰撞檢測等)的感應范圍。簡而言之，商業(yè)應用涉及人體通常經歷的更為溫和的加速環(huán)境，而不是由金屬碰撞所導致的沖擊波。

    此外，商用OEM市場比專業(yè)的汽車市場更多樣化且更分散。最近，越來越多的消費類產品，包括手機、便攜式硬盤驅動器、視頻游戲機、汽車導航系統(tǒng)及數(shù)碼相機等，已經開始使用慣性傳感器來檢測傾斜、運動、沖擊、振動及放置等情況。隨著目前許多手機裝配依賴慣性傳感器的游戲、照相機、GPS、計步器及防竊等功能，消費類應用正成為慣性傳感器的一個巨大市場。

    在商用市場，低價格是客戶選擇供應商的首要考慮因素，而且有時他們會盡力砍價直至達到其目標價格為止。所以，降低消費類傳感器產品的成本對于產品進入市場是非常關鍵的。削減成本的傳統(tǒng)方法是減少裸片尺寸與測試時間，提高良品率，采用低成本封裝，進行大批量生產以及減少開發(fā)時間與成本等。

    汽車與商用傳感器市場的區(qū)別還體現(xiàn)在它們如何評價低g應用中性能、可靠性與成本的相對重要性。對安全至關重要的汽車應用要求最高水平的質量和可靠性。對商用市場最重要的因素則是成本、上市時間和低功耗。

    為證明可接受的質量與可靠性水平，汽車慣性傳感器最少必須通過由汽車工程協(xié)會所規(guī)定的資格認證。此外，這些部件常常需要經過額外及更嚴格的客戶鑒定測試。

    通過分析客戶對各個故障部件的報告能進一步加強質量與可靠性流程。汽車市場要求詳細檢查所有的故障，包括進行徹底的故障分析及定期監(jiān)視客戶故障率等，這可以為零缺陷計劃提供現(xiàn)實的保證。百萬分之一的故障率仍是考慮的關鍵。

    這整套質量與可靠性保證體系代價不菲。在某些方面，車用級加速計與軍用B類產品相當。但不像軍用市場，汽車用戶仍要求低價格及快速交貨時間，并將這些項目列為其要求的一部分，盡管它們的優(yōu)先級較低。

    由于消費類慣性傳感器產品不要求具有與車用傳感器一樣高的性能，故其電路可以簡化，這有助于減少裸片尺寸和測試時間并提高良品率。封裝不僅要求成本低(例如采用塑料封裝)，而且還必須小而薄，以便用于手持式設備。此外，大批量生產有助于降低產品的單位成本。

    商業(yè)市場對低成本及短產品周期具有無止境的追求，這可通過以下幾種方法來滿足。從汽車平臺派生出來的商用器件擁有與原有產品一樣的最高質量及可靠性。而原有產品已經攤銷了其沉積成本(亦即以前發(fā)生的投資及支出成本)。此外，通過復用或削減汽車平臺元件、構建模塊及封裝等，我們還可以縮短商用產品的上市時間，并降低其功耗。

    在開發(fā)及生產慣性傳感器時影響成本的三個最大因素分別為：鑒定、測試及老化(burn-in)。按照商業(yè)市場的慣例，老化可從生產流程中去掉。通過明智選擇在某些階段的測試參數(shù)可以進一步降低成本。其他階段的參數(shù)可以由設計來保證。