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）anzhuangleanquanqinang。qichudangjiancedaopengzhuangshi，anquanqinangzongshiquanlidezhankai。suiranqinangxitongwanjiulebushaoshengming
，danhenkuaimingxianfaxian

，ruguozuozaifujiashizuodexiaohaihuoyingerbeilaolaoxianzhiyuzuoweishang，qinangdailaideshanghaikenenghuichaoguoqitigongdebaohu。yinci
，fujiashizuokaishijiarunengshoudongguanbiqinangdesheji。danshi
，jiashiyuankenenghuiwanglezuozhegebiyaodedongzuo。erqieyidanguanshangqinang，dangchengkeshichengnianrenshi，jiashiyuankenenghuiwanglebaqinangdakai。jiaruyalichuanganqixitong。

 

 

zaizuoyishangjiaruyalichuanganqixitonghou，zhenggeqinangxitongtongguojiankongfujiashizuoyishangdezhonglianglaipanduanshifouguanbixitong。zheyangdezuofawuyongzhiyi，danshizhizaoshanghenkuaifaxian，duiyubutongdezhongliang，tamenxuyaoshiyongbutongdelidaolaizhankaianquanqinang。erqie，zuoweishangdezhonglianglaiyuankenengzhishiyidaizahuo。xiayibushizaizhankaianquanqinangqianxianlejiechengkedezishi。liru，ruguochengkexiangyibiaobanqingxie，zeanquanqinangyingyijiaoxiaodelidaozhankai。youhenduofangfakeyizuodaozheyidian。youxiegongsitigongyalichuanganqizhiwu，gaizhiwukeyidianzaizuoyishangbingpanduanchuchengkedezishi，shenzhinengfenbianertongzuoyihezhenren。youxiegongsizetigongnengganyingchengzuoyalihechengzuoweizhidezuoweiqinang。youxiegongsitigongjiehehongwaishexiangji（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）。youlechuliqiheruanjian，gaixitongbianshixianlezhinenghua。ranhou
，shuzixinhaotongchanghuilianjiedaocheneideqichewangluoxitong，qizhongchuanganqishujuhuijinyibuzuoweilingyigexitongdeshuru。

 

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，將jiang新xin穎ying的de智zhi能neng傳chuan感gan器qi創chuang意yi推tui向xiang巿巿場chang。這zhe些xie設she計ji人ren員yuan，正zheng在zai重zhong塑su用yong以yi支zhi持chi智zhi能neng傳chuan感gan器qi係xi統tong的de設she計ji流liu程cheng，他ta們men心xin中zhong懷huai有you新xin的de期qi望wang。他ta們men通tong常chang在zai小xiao型xing團tuan隊dui工gong作zuo，需xu要yao集ji成cheng的de設she計ji流liu程cheng，以yi便bian在zai盡jin可ke能neng減jian少shao開kai支zhi的de同tong時shi快kuai速su、qingsongdikaifakezhengchangshiyongdeqijian。tamenbixunenggoukaifashiyongxitongyanzhengdegainianyanzheng，cainengliyongqicheshichangdejudashangji。shejituanduixuyaoshiyongjichengshishejiliuchengkuaisushixianchanpin，congerkuaisukaifachuzhinengchuanganqixitongsuoxudequanbubujian，baokuo：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 yibantuweidaoxiangdeliucheng，youyusanweishitimoxingshiyoubantuhegongyibuzhoujieheshengchengde
，yincizaiqijianzhizaoguochengzhongdemeiyibudoushikeshide，congerjiangdichucuodefengxian。

 

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

 

yuedudaoyouguanzidongjiashideqitexitongsuiranlingrengandaoxingfen，danqishidanyiyongtudezhinengchuanganqixitong，caishizhenzhengshixianzidongjiashideguanjian。zhexiexitongtongchangcaiyongzaiyejieshiyongduoniandezhuanyongchuanganqi。chuangjianzhinengchuanganqixitonghuishejiduogeshejilingyu（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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