作為全球領先的半導體公司,英飛凌科技一直致力于通過創新技術實現安全、清潔、智能和高效。尤其是在傳感器領域,英飛凌科技擁有豐富的產品線和業界領先的技術,可以充分滿足汽車電子和工業控制領域對安全、環保、智能和高效的需求。最近,英飛凌科技股份公司副總裁兼汽車電子事業部傳感與控制業務部總經理RalfBornefeld先生會見了中國相關行業的專業媒體,詳細介紹了傳感器技術發展情況以及其在汽車與工業領域的應用前景。
可靠和冗余是汽車感測創新的主要驅動因素
RalfBornefeld先生介紹說,汽車的任務關鍵型應用使用了傳感器來確保駕乘人員的安全。典型的電子助力轉向(EPS)系統需要使用兩顆傳感器芯片來可靠、準確地感測轉向力矩。它們分別是霍爾效應扭矩傳感器和GMR/AMR(巨磁阻/各向異性磁阻)角度檢測傳感器。ISO26262標準對安全關鍵型應用提出了更高要求,因此,新一代EPS系統尤為關注傳感器冗余。“常規并排式傳感器方法可以檢測出不同磁場,這意味著磁場強度必須大于單傳感器所能檢測的磁場。其結果是更大的封裝,需要更強大更昂貴的磁體,以及兩顆感測元件之間的距離造成的磁場偏差。使用更強大更昂貴的磁體也會加大精確磁場微調方面的設計難度。”RalfBornefeld先生表示。
英飛凌全新雙裸片傳感器封裝解決方案集成了兩顆線性霍爾傳感器或兩顆角度傳感器,能夠更好地支持功能性安全需求。“這兩顆傳感器都具備單獨的電源和獨立的信號輸出,借助電隔離技術實現了二者的電氣獨立。這兩顆傳感器均獨立工作,從而提高了系統可靠性。這些更小巧、更低價的磁體,無需進行磁場微調,降低了系統成本。”RalfBornefeld先生解釋道。不僅能在EPS系統中實現這些優點,節氣門控制、制動踏板位置,以及諸如EPS電機、變速箱和離合器執行機構等領域的無刷直流電機控制等,也同樣可以實現這些優點。
此外,RalfBornefeld先生堅信傳感器解決方案對于未來汽車排放達標也是不可或缺。因為它可借助電子助力轉向、胎壓監測、啟/停技術和先進的變速箱使傳統內燃機實現更高的效率。與此同時,它還可以在主逆變器、輔助逆變器、車載充電器和電池管理等應用中實現轉動系統的電氣化。“至于智能化,我們的愿景是從高級駕駛輔助系統(ADAS)逐步過渡到高度自動駕駛(HAD),最后再到完全自動駕駛(APD)。要實現所有這些未來的終極目標均離不開傳感器IC的半導體技術進步與創新”,RalfBornefeld先生如此展望道。
高能效是減輕全球工業化造成的環境影響的關鍵
除了汽車電子領域,英飛凌科技將工業控制視為其傳感器業務未來的另一個發展重點。RalfBornefeld先生指出,工業控制及其它相關應用領域有一大共性就是都有無刷電機的存在,當然這就為傳感器提供了用武之地。譬如,霍爾開關和磁性角度傳感器是用于在無刷直流電機驅動器中實現電流換向的理想解決方案。許多應用都要求常規阻塞換向,霍爾開關正是適用于此的完美之選。通過直接測量轉子角度,可以進一步提高能效。這樣做可以節約用電,消除振動,進而降低噪聲,確保平穩集成。“在這一領域,我們主要注重開發推廣電流測量(電流傳感器)、低分辨率轉子位置感測(霍爾開關)以及高分辨率轉子位置感測(角度傳感器)。目的無非是提升傳動效率和安全性。”RalfBornefeld先生介紹說。
為此,英飛凌將在今年第三季度推出全新的TO92(分直引腳與彎引腳兩個版本)封裝低成本霍爾開關。主要針對工業風扇、工業電機和電動自行車等應用的這種霍爾開關,具有非常低的電流消耗(典型值僅為1.6mA)、高魯棒性(EMC/4kVESD保護/短路防護)、高設計靈活性(電壓范圍3V-26VVDD)等優點。因此能幫助客戶降低BOM成本,并能適用于不同的穩壓器或者不用穩壓器。
至于目前非常熱門的物聯網應用中的創新型聯網傳感器系統,則是現代智能樓宇管理系統中用于檢測空氣質量的關鍵組件。“我們的研發重點之一,是基于半導體和各種3D集成的新型低功率聯網傳感器系統,以用于檢測諸如二氧化碳、一氧化碳或濕度等環境參數。第一批目標應用,將是那些要求高度可靠的環境狀況信息,以便減少測量次數,從而幫助降低能耗的應用。”RalfBornefeld先生透露道。
傳感器的技術進步與創新需要時間經驗的積累
RalfBornefeld先生進一步介紹說,傳感器可將諸如大氣壓力、汽車胎壓或各種磁場等物理讀數,轉換為電子信號,以供進一步處理。要做到這一點,傳感器必須直接接觸外部世界,通常是作為不屬于受保護電路板的獨立附屬物。相比于常規半導體器件,它們在更為惡劣的條件下,長時間暴露于更為嚴重的機械、環境、化學和電子等作用力。“要能夠承受這樣的環境,需要特殊的封裝技術、專門的硅工藝和牢靠的感測元件,因而,傳感器IC是制造難度非常高的復雜器件。”RalfBornefeld先生這樣總結到。
作為可提供眾多產品的供應商,英飛凌在傳感器設計和生產方面積累了40年的豐富經驗,并且擁有市場上最為廣博的磁性傳感器產品組合。“過去10年來,英飛凌的集成式磁性和壓力傳感器銷量高達逾25億顆,”RalfBornefeld先生自豪地表示。英飛凌是排名第一的輪速傳感器供應商,同時也是面向側邊安全氣囊和胎壓監測系統的壓力傳感器的頭號供應商。平均而言,如今每輛汽車要使用20顆磁性和低壓傳感器。其中4顆是由英飛凌提供的。在EPS市場上,英飛凌也占有約三分之一的市場份額,高居榜首。作為一家強大的汽車電子合作伙伴,如今英飛凌每天向汽車電子市場供應超過100萬顆傳感器。
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