XCAT MEMS LiDAR - XAOS Motors - Next Automotive OS

來源：物联网世界作者：guo

MEMS 的全稱是微型電子機械系統 (Micro Electromechanical System)，是利用半導體製造工藝和材料，將感測器、執行器、機械機構、訊號處理和控制電路等，整合於一體的微型器件或系統，其內部結構一般在微米甚至奈米量級。與傳統的機械感測器相比，MEMS 感測器具有體積小、整合化、智慧化、低成本等優點，可以滿足物聯網時代對於感測器的要求。

MEMS 是一項革命性的新技術，廣泛應用於高新技術產業，是一項關係到國家科技發展、經濟繁榮和國防安全的關鍵技術。常見的產品包括 MEMS 加速度計、MEMS 麥克風、微馬達、微泵、微振子、MEMS 壓力感測器、MEMS陀螺儀、MEMS 溼度感測器等，以及它們的整合產品。

汽車 MEMS 感測器的應用

汽車電子行業被認為是 MEMS 感測器的第一波應用高潮的推動力量，MEMS 感測器在汽車上應用的快速發展，主要是受益於各國政府全面推出汽車安全規定，和汽車智慧化的發展趨勢。全球平均每輛汽車包含 10 個感測器，在高檔汽車中，大約採用 25 至 40 只 MEMS 感測器，車越好，所用的 MEMS 就越多。MEMS 感測器不僅能適應汽車苛刻的工作環境，還具有高可靠性、高精度和低成本的特點。其應用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(ABS)、電子車身穩定程式(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動手剎(EPB)、斜坡起動輔助(HAS)、胎壓監控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計量和車內心跳檢測等等。目前，壓力感測器、加速度計、流量感測器與陀螺儀四種器件，合計佔汽車 MEMS 系統的 99%。

1、MEMS 壓力感測器

MEMS 壓力感測器是汽車中應用最多的感測器，至少 18 個汽車應用領域促進壓力感測器的成長，包括：輪胎壓力，電子穩定控制系統中的剎車感測器，側面氣囊，與日益嚴格的排放標準相關的引擎控制，大氣壓力與廢氣再迴圈壓力。這種感測器用單晶矽作材料，以採用 MEMS 技術在材料中間製作成力敏膜片，然後在膜片上擴散雜質形成四隻應變電阻，再以惠斯頓電橋方式，將應變電阻連線成電路，來獲得高靈敏度。車用 MEMS 壓力感測器有電容式、壓阻式、差動變壓器式、聲表面波式等幾種常見的形式。

2、MEMS 加速度計

MEMS 加速度計的原理是基於牛頓的經典力學定律，通常由懸掛系統和檢測品質組成，透過微矽質量塊的偏移實現對加速度的檢測，主要用於汽車安全氣囊系統、防滑系統、汽車導航系統和防盜系統等，除了有電容式、壓阻式以外，MEMS 加速度計還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等形式。其中，電容式 MEMS 加速度計具有靈敏度高、受溫度影響極小等特點，是 MEMS 微加速度計中的主流產品。

3、MEMS 流量感測器

MEMS 流量感測器是基於傳統的熱膜片風力計原理，藉助先進的薄膜片技術，將效能穩定的薄膜片電阻加工到一片薄膜上。由於採用了 MEMS 加工，因此一方面縮短了感測器反應時間，另一方面由於採用了前後橋電路，可以判斷出流體流向，從而進一步測量出迴流流量。為了防止溫度變化對測量精度的影響，感測器中採用了兩片熱敏電阻，分別對前後橋進行了溫度補償。流量感測器主要用於，檢測發動機的空氣進氣量和燃油噴射量，從而將空燃比控制在最佳值附近，此外流量感測器還廣泛利用於排氣再迴圈、防滑驅動、剎車防抱死系統，以及電控懸架等許多方面。

4、微陀螺儀

微陀螺儀是一種角速率感測器，主要用於汽車導航的 GPS 訊號補償和汽車底盤控制系統，主要有振動式、轉子式等幾種。應用最多的屬於振動陀螺儀，它利用單晶矽或多晶矽的振動質量塊，在被基座帶動旋轉時產生的哥氏效應來感測角速度。例如：汽車在轉彎時，系統通過陀螺儀測量角速度，來指示方向盤的轉動是否到位，主動在內側或者外側車輪上，加上適當的制動以防止汽車脫離車道，通常它與低加速度計一起構成主動控制系統。

全球 MEMS 汽車感測器主要廠商

德國Rob ert Bosch 仍是目前汽車 MEMS 感測器的龍頭企業，這裡還盤點了另外 9 家全球 MEMS 汽車感測器的知名廠商。

1、博世(BOSCH)

簡介：博世集團是全球第一大汽車技術供應商，其中在中國銷售額超過 43 億美元。博世在全球僱員約 275，000 名，其中在中國僱員約 21,200 名。博世汽車技術正在大舉進入中國，從而投身於迅猛發展的中國汽車工業。

2、德爾福(DELPHI)

簡介：美國的德爾福是全球領先的汽車電子零組件及系統技術供應商。其產品系列包括動力、推進、熱交換、內飾、電氣、電子及安全系統等，這些產品幾乎涵蓋了現代汽車零組件工業的主要領域，為客戶提供全面的產品與系統解決方案。

3、英飛凌

簡介：西門子半導體事業部作為英飛凌科技(中國)有限公司的前身，於 1995 年正式進入亞洲的中國市場。自從 1996 年在中國江蘇無錫建立第一家企業以來，英飛凌的業務取得非常迅速的成長，目前在中國已經擁有 8 家公司和 1700 多名員工。英飛凌平均每年將銷售額的 17% 用於研發，全球共擁有 22900 項專利。該公司是全球領先的半導體公司之一，生產的半導體感測器效能優良。

4、霍尼韋爾(Honeywell)

簡介：霍尼韋爾是一家營業額達 300 多億美元的多元化高科技和製造企業，在全球其主要業務有航空產品和服務、建築、家庭和工業控制技術、汽車產品、渦輪增壓器以及特殊材料。

5、東芝(Toshiba)

簡介：東芝是日本最大的半導體製造商，也是第二大綜合電機製造商，隸屬於三井集團。創立於 1875 年 7 月，原名東京芝浦電氣株式會社，1939 年由東京電氣株式會社和芝浦製作所合併而成，業務領域包括數位產品、電子零組件、社會基礎裝置、家電等。20 世紀 80 年代以來，東芝從一個以家用電器、重型電機為主體的企業轉變為包括通訊、電子在內的綜合電子電器企業。

6、偉世通(VISTEON)

簡介：偉世通公司是全球知名汽車零組件整合供應商，總部位於美國密西根州，公司為全球汽車生產廠商設計和製造創新的空調系統、汽車內飾以及包括照明在內的電子系統，並提供多種產品以滿足汽車售後市場的需求。偉世通在汽車電子領域提供的主要產品包括音響、資訊娛樂、駕駛資訊、動力總成控制和照明。

7、森薩塔科技(SENSATA)

簡介：森薩塔科技，總部位於美國馬薩諸塞州的阿特波羅(Attleboro)，迄今已有近百年的歷史，是感測器、電氣保護器、控制器設計，及製造領域的全球領導者。2010 年 3 月 11 日，該公司成功在美國紐約證券交易所上市，成為獨立的上市公司。

8、飛思卡爾

簡介：飛思卡爾是嵌入式處理解決方案領域的領導者，主要業務涉及汽車電子、消費電子、工業電子以及網路裝置等市場。從微控制器和微處理器、到感測器、類比 IC 以及聯結零件，飛思卡爾的技術和產品已成為新一波創新浪潮的推動者。

9、大陸集團

簡介：大陸集團是德國運輸行業製造商。主要產品為輪胎、制動系統、車身穩定控制系統、發動機噴射系統、轉速錶，以及其它汽車和運輸行業零組件。該公司總部設在德國漢諾威。它是世界第四大輪胎製造商，排在普利司通、米其林和固特異之後。

10、電裝(DENSO)

簡介：作為世界頂級汽車技術、系統以及零組件的全球性供應商，電裝在環境保護、發動機管理、車身電子產品、駕駛控制與安全、資訊和通訊等領域，成為全球主要整車生產商可信賴的合作伙伴。電裝提供多樣化的產品及其售後服務，包括汽車空調裝置和供熱系統，電子自動化和電子控制產品，燃油管理系統、散熱器、火花塞、組合儀表、過濾器、產業機器人、電信產品以及資訊處理裝置。