一、导言
MEMS是在集成电路出产技能和专用的微机电加工办法的基础上繁荣开展起来的高新科技，其研讨开发首要会集在微传感器、微执行器和微体系三个方面，现在主导MEMS商场的传感器已构成工业。用此技能研发的形形色色的微传感器具有体积小、质量轻、呼应快、灵敏度高、易出产、本钱低的优势，能够丈量各种物理量、化学量及生物量。在商场引导、科技推进、危险出资、政府介入等多重效果下，轿车MEMS传感器开展迅速，现已成为相关部分抢先出资开发的热门。在高级轿车中，大约选用25至40只MEMS传感器，技能上日趋老练完善，可满意轿车环境严苛、可靠性高、精度精确、本钱低的要求，极大地推进了电子技能在轿车上的运用。
二、压力传感器
轿车电子控制体系一向被认为是MEMS压力传感器的首要运用范畴之一，可用于丈量进气歧管压、大气压、油压、轮胎气压等，表1示出一些首要用途。
最盛行的轿车MEMS压力传感器选用压阻式力敏原理，这是现有几种力敏传感器中用量最大的一种，开宣布几代产品，年产量为数千万只。这种传感器用单晶硅作资料，以MEMS技能在资料中心制造成力敏膜片，然后在膜片上分散杂质构成4只应变电阻，再以惠斯顿电桥办法将应变电阻连接成电路，来获得高灵敏度，其输出大多为0~5V模仿量，丈量规模取决于力敏膜片的厚度，一枚晶片上可一起制造许多个力敏芯片，易于批量出产，力敏芯片受温度影响功能选用调度电路补偿。
轿车用压力传感器被称为是军品的质量、民品的价格。其环境试验要求是极为严厉的（表2）。封装好的传感器经过严厉的环境测验后，一般能确保 0.1%~0.3%F.S.的安稳性，即便饱尝最严厉的长时间测验，仍能保持1%F.S.的安稳性。信号调度电路和标定及封装也是出产中的极端关键技能，科技含量超越力敏芯片的制造。例如，丈量燃油喷发的压力传感器长时间与液态燃料触摸，并接受高压，拼装固定和装置尺度的规划，涉及到许多的结构剖析、机械应力测验、介质露出测验、电路批改等技能。
现在，能够供给轿车MEMS压力传感器的有美国凯乐尔、特种丈量、SSI、菲尔科、德州仪器、德国博世、日本电装等公司，一般年产量在100万只以上，这是轿车量产的需求，也是收回巨额出资的条件。部分厂家已研发成功力敏芯片与外围信号处理电路集成化的轿车MEMS压力传感器，估量往后的价格会降至5~7 美元。博世公司选用外表MEMS技能，研宣布微型化的硅质量流量传感器，许多轿车厂家正对这种新式传感器进行评价。
轿车电控燃油喷发体系EFI要运用多重压力MAP传感器，监测发动机进气歧肯定压力，进步其动力功能，下降油耗，削减废气排放。微型硅压阻式MEMS压力传感器可用于发动机废气循环体系，代替陶瓷电容式压力传感器，轿车空调压缩机中的压力丈量也是MEMS的一个很大商场。除现有的各种运用外，另一个极具商场前景的是轮胎气压主动监测体系，MEMS压力传感器适合于任何类型的轮胎，在轮胎胎壁埋设一小块感压力敏芯片，主动丈量轮胎气压、温度、转速和其它一些数据，并用特定的代码发送出来。现在，已有不少实时胎压监测体系面世，使轮胎始终保持杰出的运用功能，可进步安全系数，缩短制动间隔5~10%，并能下降油耗10%左右。最近，跟着燧石争辩（Firestone Controversy）的复苏，美国国会经过一项法案，要求到2004年每一辆轿车都要装用车胎压力监测体系，政府的介入为MEMS传感器敞开了更宽广的商场，许多厂家正为此打开比赛。
三、微加速度计
微加速度计一般由一个平行的悬臂梁构成，梁的一端固定在边框架上，另一端悬挂一个小质量物体块（约10mg），无加速度时质量块不运动，而当有笔直方向加速度时，质量块运动，对加速度灵敏，并转换为电信号，经C/V改变、扩大相敏解调输出。
按检测办法，微加速度计有压阻式、电容式、地道式、共振式、热方法等几种。其间，电容式微加速度计质量块在有加速度时向下运动，与边框上的另一个电极的间隔发生改变，经过检测电容的改变可获得质量块运动的位移，首要结构分为悬臂摆片式和梳齿状的折叠梁式，并变异成其它类型。前者结构相对简略些，制造上也多选用体硅加工办法，简略的摆片式结构由上、下固定电极和可动灵敏硅悬臂梁电极组成，用半导体平面工艺各向异性腐蚀，静电封接技能封装完结制造。后者可看作是悬臂梁的并、串组合，规划上要杂乱得多，微加工办法则以外表献身层技能为主，多晶硅资料的各向同性性质可确保微机械功能的对称性，批量加工精度高，选用这种结构的灵敏部分尺度做得很小，完成与外围电路的单片集成。电容式微加速度计的灵敏度高、噪音低、漂移小、结构简略，在轿车安全气囊体系和防滑体系获得广泛运用，其检测规模与精确度的功能指标分别为50g（重力加速度），200°/s、500mg、10°/s、100°/s、1°/s，安全气囊体系检测磕碰的微加速度计的检测规模为±30~50g，精度100mg，检测旁边面磕碰大约为250g或500g，防滑安稳体系的丈量规模±2g，精度10mg。
微加速度计商业化最重要的驱动力来自轿车工业，最成功的是美国模仿器材公司的ADXL05和ADXL50系列单片集成差动电容式加速度计，现月产量到达 200万只。美国摩托罗拉公司批量出产轿车用MMAS40G电容式加速度计，挑选双芯片规划制造技能，封装为双列直插式或单列直插式塑封，加速度丈量规模±40g。美国EG&G IC传感器公司建立了MEMS加工出产线，先后开发成功3255、3000系列压阻式加速度计，3255型首要用于轿车安全体系，灵敏芯片与信号自理芯片封装在外表贴装的外壳内。德国博世、日本电装公司也有相似产品。微加速度计正代替以往的机电式加速度传感器，并伴跟着轿车安全气囊体系日趋遍及而高速增加。
四、微机械陀螺
微机械陀螺是一种振荡式角速率传感器，在轿车范畴的运用开发倍受重视，首要用于轿车导航的GPS信号补偿和轿车底盘控制体系，运用潜力极大。
微机械陀螺中有两个振荡模式，一个是横向振荡模式，即驱动振荡模式，一般称为参阅振荡，在科氏力效果下会发生附加运动；另一个是法向振荡模式，即灵敏振荡模式，对反映科氏力的附加运动的检测，获得包含在科氏力中的角速率信息。
按所用资料，微机械陀螺分为石英和硅振荡梁两类，石英资料结构的品质因数Q值最高，陀螺特性最好，有实用价值，是最早产品化的，美国德尔科、BEI公司选用MEMS技能，批量出产单轴、三轴固态石英压电陀螺，可用于高级轿车、导航、飞机、航天等商场上。德国博世、日本松下的轿车用角速率传感器的单只价格 25美元。
石英加工难度大，本钱很高，无法满意轿车的低本钱要求。硅资料结构完好，弹性好，比较简单得到高Q值的微机械结构，跟着深反应离子刻蚀技能的呈现，体硅微机械加工技能的加工精度明显进步，在硅衬底上用多晶硅制造适合批量出产，驱动和检测较为便利，成为当时低本钱研发的干流。从硅微机械陀螺的结构上，常选用振梁结构、双框架结构、平面对称结构、横向音叉结构、梳状音叉结构、梁岛结构等，用来发生参阅振荡的驱动办法有静电驱动、压电驱动和电磁驱动等，而检测因为科氏力带来的附加振荡的检测办法有电容检测、压电检测、压阻检测。静电驱动、电容检测的陀螺规划最为常见，已有部分产品研发成功。
现有的硅微机械陀螺产品的功能不高，精度一般在0.1°/s的水平，只能满意轿车运用要求，但要获得许多运用，还需处理丈量电路和封装安稳性、可靠性、价格等许多问题。
五、MEMS传感器的工业化
全球轿车电子化及轿车计算机控制体系的鼓起，推进了轿车MEMS传感器的开展。在轿车上一切体系中，简直都能找到MEMS的用武之地，车越好，所用的MEMS就越多。BMW740i轿车上就有70多只MEMS，德国海拉集团在欧洲售后商场供给250种轿车传感器，许多传感器可用MEMS代替。据报道，2000年轿车MEMS传感器的销售额为12.6亿美元，估计2004年将增加到23.5亿美元，有人猜测其商场增加更大，总归，在往后的轿车传感器中会进一步占有更大的比例。
MEMS传感器的大批量高精度出产和高可靠性及单价廉价，特别适合在轿车电控体系中运用，博世公司以产品系列完好性而引以为荣，轿车MEMS传感器超越 35种类型。危险出资家仍然喜爱MEMS，被视为新式工业，2001年1季度对MEMS公司出资5.1亿美元，一些新建MEMS工厂行将投入出产，另一些半导体厂家也将相继加盟，美国已建立MEMS工业安排，将会进一步推进其开展。
轿车MEMS传感器所用资料从单晶硅、多晶硅、石英晶体向其它新式资料开展，例如，选用巨磁电阻资料研发用量很大的制动防抱死体系的轮速传感器，以期代替现在运用的变磁阻式传感器。出产工艺上开宣布非硅基加工的微电火花加工、微电铸、激光加工、外表贴装等技能，硅基加工技能也有多种开展。
在国内，MEMS传感器的基础性科研开发获得明显效果，但没有具有大批量出产的才能，与国际上的工业化存在适当距离。国产轿车在2010年将到达600万辆的出产才能，所需用的传感器多达百余种，开展前景诱人。从商场需求动身，结合多种力气，促进轿车MEMS传感器的工业化将是MEMS的一个重要方向，也是其科技转化出产力的商场渠道。
