最初在車內部署安全氣囊係統時，氣囊通常隻配備在駕駛座。汽車製造商很快決定同樣要保護其他乘客，因此在副駕駛座以及後座區域（某些情況下）安an裝zhuang了le安an全quan氣qi囊nang。起qi初chu當dang檢jian測ce到dao碰peng撞zhuang時shi，安an全quan氣qi囊nang總zong是shi全quan力li的de展zhan開kai。雖sui然ran氣qi囊nang係xi統tong挽wan救jiu了le不bu少shao生sheng命ming

，但dan很hen快kuai明ming顯xian發fa現xian，如ru果guo坐zuo在zai副fu駕jia駛shi座zuo的de小xiao孩hai或huo嬰ying兒er被bei牢lao牢lao限xian製zhi於yu座zuo位wei上shang，氣qi囊nang帶dai來lai的de傷shang害hai可ke能neng會hui超chao過guo其qi提ti供gong的de保bao護hu。因yin此ci
，副fu駕jia駛shi座zuo開kai始shi加jia入ru能neng手shou動dong關guan閉bi氣qi囊nang的de設she計ji。但dan是shi，駕jia駛shi員yuan可ke能neng會hui忘wang了le做zuo這zhe個ge必bi要yao的de動dong作zuo。而er且qie一yi旦dan關guan上shang氣qi囊nang，當dang乘cheng客ke是shi成cheng年nian人ren時shi
，駕jia駛shi員yuan可ke能neng會hui忘wang了le把ba氣qi囊nang打da開kai。加jia入ru壓ya力li傳chuan感gan器qi係xi統tong。

 

 

在(zai)座(zuo)椅(yi)上(shang)加(jia)入(ru)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)係(xi)統(tong)後(hou)
，整(zheng)個(ge)氣(qi)囊(nang)係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)監(jian)控(kong)副(fu)駕(jia)駛(shi)座(zuo)椅(yi)上(shang)的(de)重(zhong)量(liang)來(lai)判(pan)斷(duan)是(shi)否(fou)關(guan)閉(bi)係(xi)統(tong)。這(zhe)樣(yang)的(de)做(zuo)法(fa)毋(wu)庸(yong)置(zhi)疑(yi)，但(dan)是(shi)製(zhi)造(zao)商(shang)很(hen)快(kuai)發(fa)現(xian)，對(dui)於(yu)不(bu)同(tong)的(de)重(zhong)量(liang)
，他(ta)們(men)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)力(li)道(dao)來(lai)展(zhan)開(kai)安(an)全(quan)氣(qi)囊(nang)。而(er)且(qie)，座(zuo)位(wei)上(shang)的(de)重(zhong)量(liang)來(lai)源(yuan)可(ke)能(neng)隻(zhi)是(shi)一(yi)袋(dai)雜(za)貨(huo)。下(xia)一(yi)步(bu)是(shi)在(zai)展(zhan)開(kai)安(an)全(quan)氣(qi)囊(nang)前(qian)先(xian)了(le)解(jie)乘(cheng)客(ke)的(de)姿(zi)勢(shi)。例(li)如(ru)

，如(ru)果(guo)乘(cheng)客(ke)向(xiang)儀(yi)表(biao)板(ban)傾(qing)斜(xie)
，則(ze)安(an)全(quan)氣(qi)囊(nang)應(ying)以(yi)較(jiao)小(xiao)的(de)力(li)道(dao)展(zhan)開(kai)。有(you)很(hen)多(duo)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)做(zuo)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)。有(you)些(xie)公(gong)司(si)提(ti)供(gong)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)織(zhi)物(wu)，該(gai)織(zhi)物(wu)可(ke)以(yi)墊(dian)在(zai)座(zuo)椅(yi)上(shang)並(bing)判(pan)斷(duan)出(chu)乘(cheng)客(ke)的(de)姿(zi)勢(shi)
，甚(shen)至(zhi)能(neng)分(fen)辨(bian)兒(er)童(tong)座(zuo)椅(yi)和(he)真(zhen)人(ren)。有(you)些(xie)公(gong)司(si)則(ze)提(ti)供(gong)能(neng)感(gan)應(ying)乘(cheng)坐(zuo)壓(ya)力(li)和(he)乘(cheng)坐(zuo)位(wei)置(zhi)的(de)座(zuo)位(wei)氣(qi)囊(nang)。有(you)些(xie)公(gong)司(si)提(ti)供(gong)結(jie)合(he)紅(hong)外(wai)攝(she)像(xiang)機(ji)（因為必須在黑暗中工作）的座位傳感器，能識別出身體的姿態。

 

隨著時間的推移，壓力傳感器係統的電子器件

，被集成至含有處理器的 IC zhong，chengbenhechicundouhuodesuojian。qichegongsixianzaikeyitigongyigelianjiedaoanquanqinangzhuangzhidewanzhengxitong。suiranzidongjiashiqicheyibuzaixuyaojiashizuoanquanqinangxitong，danwuyongzhiyideshi，haishixuyaojinkenengzaizhuangcheshiweichengketigongbaohu。

 

了解智能傳感器係統

 

基本傳感器係統包含一個可從外部模擬世界收集數據的傳感設備。當進行完信號處理（例如放大、濾波或清除），會將生成的模擬數據發送到車內的另一個係統。

 

智能傳感器係統增加了模數電路（A-D）
，可為運行軟件的處理器提供信號
，以便分析信號並做出決策（圖 1）。有(you)了(le)處(chu)理(li)器(qi)和(he)軟(ruan)件(jian)，該(gai)係(xi)統(tong)便(bian)實(shi)現(xian)了(le)智(zhi)能(neng)化(hua)。然(ran)後(hou)
，數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)通(tong)常(chang)會(hui)連(lian)接(jie)到(dao)車(che)內(nei)的(de)汽(qi)車(che)網(wang)絡(luo)係(xi)統(tong)
，其(qi)中(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)據(ju)會(hui)進(jin)一(yi)步(bu)作(zuo)為(wei)另(ling)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)輸(shu)入(ru)。

 

圖 1：比較基本傳感器係統與智能傳感器係統。

 

以yi我wo們men的de智zhi能neng安an全quan氣qi囊nang為wei例li
，智zhi能neng壓ya力li傳chuan感gan器qi係xi統tong會hui實shi時shi收shou集ji有you關guan乘cheng客ke的de數shu據ju，並bing使shi用yong嵌qian入ru式shi處chu理li器qi上shang運yun行xing的de軟ruan件jian對dui其qi進jin行xing分fen析xi。如ru果guo由you於yu乘cheng客ke狀zhuang況kuang的de變bian化hua需xu要yao向xiang安an全quan氣qi囊nang係xi統tong發fa送song新xin警jing報bao，則ze智zhi能neng傳chuan感gan器qi係xi統tong會hui通tong過guo汽qi車che網wang絡luo發fa送song該gai警jing報bao。安an全quan氣qi囊nang係xi統tong會hui針zhen對dui該gai警jing報bao打da開kai或huo關guan閉bi安an全quan氣qi囊nang，或huo者zhe修xiu改gai充chong氣qi設she置zhi來lai增zeng加jia或huo減jian小xiao安an全quan氣qi囊nang展zhan開kai力li道dao。

 

最後，為汽車市場開發智能傳感器係統的各家公司通常會以定製 IC 為目標，進而降低成本、尺寸和功耗。智能傳感器的典型特征是
，傳感設備使用 MEMS 來實現，而其餘電路則是采用以 CMOS 技術實現的模擬／混合信號 (AMS) 設計。

 

銜接多個領域

 

從小型團隊到大型公司，設計人員通過開發定製 IC
，jiangxinyingdezhinengchuanganqichuangyituixiang巿chang。zhexieshejirenyuan
，zhengzaizhongsuyongyizhichizhinengchuanganqixitongdeshejiliucheng，tamenxinzhonghuaiyouxindeqiwang。tamentongchangzaixiaoxingtuanduigongzuo，xuyaojichengdeshejiliucheng，yibianzaijinkenengjianshaokaizhidetongshikuaisu
、輕qing鬆song地di開kai發fa可ke正zheng常chang使shi用yong的de器qi件jian。他ta們men必bi須xu能neng夠gou開kai發fa適shi用yong係xi統tong驗yan證zheng的de概gai念nian驗yan證zheng，才cai能neng利li用yong汽qi車che市shi場chang的de巨ju大da商shang機ji。設she計ji團tuan隊dui需xu要yao使shi用yong集ji成cheng式shi設she計ji流liu程cheng快kuai速su實shi現xian產chan品pin，從cong而er快kuai速su開kai發fa出chu智zhi能neng傳chuan感gan器qi係xi統tong所suo需xu的de全quan部bu部bu件jian
，包bao括kuo：傳感元件、模擬電路接口
、模數轉換邏輯和數字邏輯，而且所有部件的成本比傳統 IC 和係統設計更低。

 

許多設計團隊紛紛采用 Tanner 的集成式 IC 設計和驗證解決方案來創建智能傳感器係統。原因何在？ 創建智能傳感器係統會涉及多個設計領域，因此極具挑戰性。但是，在同一矽片（圖 2）上創建一個既有采用傳統 CMOS IC 流程製作的電子器件，又有 MEMS 傳感器的係統似乎並不現實。實際上
，許多此類係統會在單個封裝中集成多個芯片，將電子器件與 MEMS 設計分開。

 

圖 2：CMOS 版圖上的 MEMS 實例（來源：MEMSIC）。

 

Tanner AMS IC 設計流程（圖 3）支持單芯片或多芯片技術，因而有助於成功實現器件的設計和驗證。

 

圖 3：銜接了 AMS 和 MEMS 設計的自上而下 Tanner 設計流程。

 

在單個芯片上設計電子器件和 MEMS 涉及到如下有趣之處（參見圖 2）：

 

• 電路圖可以包含 IC 和 MEMS 器件。IC 器件使用 SPICE 模型進行建模，而 MEMS 器件則采用可直接在物理領域（如機械、靜電
、流體和磁）建模的行為模型（圖 4）。

 

圖 4：電子器件和 MEMS 位於同一電路圖上。

 

• 為了支持初始 MEMS/IC 仿真
，設計人員可以使用 System Model Builder 以及 SPICE 或 Verilog-A 中的解析方程來創建 MEMS 模型。結合 MEMS 仿真庫

，設計人員就可以在初始階段就對整個設計是否符合預期予以驗證。

 

• 利用 MEMS PCell 庫，設計人員可以進行版圖設計。此外，Library Palette（圖 5）提供了許多 MEMS 器件的基本版圖生成器，您可以將其用作設計的初始模型。

 

圖 5：用於創建 MEMS 器件版圖的 Library Palette。

 

• 然後，設計人員可以生成一個三維幾何模型
，以便進行查看、虛擬原型開發，以及導出到有限元分析 (FEA) 工具。

 

• Compact Model Builder 采用的是降階建模技術
，利用該工具，設計人員可以根據 FEA 結果創建行為模型，並將其用於最終係統級仿真中。

 

傳統上
，係統設計的 MEMS 部分從創建 MEMS 器件的三維模型開始，然後在第三方 FEA 工具中分析其物理特性，直到獲得滿意的結果。但是，設計人員需要二維掩膜才能製造 MEMS 器件。他們如何從三維模型中衍生出二維掩膜呢？他們遵循圖 6 所示的 Tanner 以(yi)版(ban)圖(tu)為(wei)導(dao)向(xiang)的(de)流(liu)程(cheng)
，由(you)於(yu)三(san)維(wei)實(shi)體(ti)模(mo)型(xing)是(shi)由(you)版(ban)圖(tu)和(he)工(gong)藝(yi)步(bu)驟(zhou)結(jie)合(he)生(sheng)成(cheng)的(de)
，因(yin)此(ci)在(zai)器(qi)件(jian)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)每(mei)一(yi)步(bu)都(dou)是(shi)可(ke)視(shi)的(de)
，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)出(chu)錯(cuo)的(de)風(feng)險(xian)。

 

圖 6：以版圖為導向的 MEMS 設計流程。

 

從 L-Edit 的二維掩膜版圖開始創建器件。然後，3D Solid Modeler 會利用這些版圖和一係列的三維製造工藝步驟
，自動生成器件的三維實體模型。導出該三維模型並使用您喜歡的 FEA gongjujinxingsanweifenxi，rufaxianrenhewenti，keyijinxingdiedai。duierweiyanmobantujinxingshidangdexiugai
，ranhouzhongfuliucheng。tongguozhegeyibantuweidaoxiangdeshejiliucheng
，shejirenyuankeyijiangjinglijizhongzaiyigekeyigongzuode MEMS 器件上，因為他們直接設計用於生產製造的版圖
，而不是從三維模型進行逆向工作。

 

增加價值

 

設計人員使用 Tanner 定製 IC 流程將 MEMS 傳感器集成到電子智能傳感器係統中。但諷刺的是，將整個係統置於 IC 上將卻導致價格降低。因此，團隊正在尋找創造更高利潤係統的方法。其中一種方法是傳感器融合：開發一個包含多個傳感器的係統
，從而創造具有更高價值的產品。

 

以我們的壓力傳感器係統為例
，設計人員可使用陀螺儀傳感器將即將發生的翻車解決方案加入 IC 中zhong
，通tong過guo陀tuo螺luo儀yi傳chuan感gan器qi將jiang訊xun號hao傳chuan送song至zhi安an全quan帶dai係xi統tong
，以yi便bian在zai發fa生sheng事shi故gu時shi自zi動dong收shou緊jin安an全quan帶dai。此ci外wai，團tuan隊dui可ke以yi加jia入ru一yi個ge加jia速su計ji傳chuan感gan器qi，這zhe有you助zhu於yu在zai不bu依yi賴lai乘cheng客ke姿zi勢shi的de條tiao件jian下xia計ji算suan出chu安an全quan氣qi囊nang展zhan開kai力li道dao。通tong過guo在zai係xi統tong中zhong融rong合he三san種zhong傳chuan感gan器qi並bing加jia入ru軟ruan件jian實shi現xian智zhi能neng化hua，公gong司si就jiu能neng以yi更geng高gao的de價jia格ge將jiang這zhe個ge多duo維wei度du的de解jie決jue方fang案an提ti供gong給gei汽qi車che製zhi造zao商shang。

 

重點回顧

 

閱yue讀du到dao有you關guan自zi動dong駕jia駛shi的de奇qi特te係xi統tong雖sui然ran令ling人ren感gan到dao興xing奮fen
，但dan其qi實shi單dan一yi用yong途tu的de智zhi能neng傳chuan感gan器qi係xi統tong，才cai是shi真zhen正zheng實shi現xian自zi動dong駕jia駛shi的de關guan鍵jian。這zhe些xie係xi統tong通tong常chang采cai用yong在zai業ye界jie使shi用yong多duo年nian的de專zhuan用yong傳chuan感gan器qi。創chuang建jian智zhi能neng傳chuan感gan器qi係xi統tong會hui涉she及ji多duo個ge設she計ji領ling域yu（模擬
、數字

、MEMS 和潛在 RF）
，因此極具挑戰性。設計團隊紛紛采用 Tanner 的集成式 IC 設計和驗證解決方案來創建智能傳感器係統，因為它是一個可用於銜接這些設計領域的完整解決方案
，從而

可以成功實現產品開發。

 

 

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