环球电气之家-午夜精彩视频-中国专业电气电子产品行业服务网站！

兩項主要創新技術

目前汽車安全氣囊系統引入了兩項主要的創新技術。

第一，新型的安全氣囊系統增加了「智能性」，不同于以往系統一律採用最大的展開力，好像所有的事故和乘客都是一模一樣的。新系統是根據事故和乘客的具體參數來決定氣囊的展開力度。這些參數可能包括碰撞的嚴重程度、乘客的體重和座椅相對氣囊的位置等。這種可變的展開力將會大受那些曾有過普通安全氣囊沖擊而造成不愉快經驗的人士歡迎。智能氣囊還能識別乘客座椅是否空置，以決定需不需要展開乘客安全氣囊。

第二，越來越多的車輛安裝了事故數據記錄儀（EDR），是以用來收集碰撞相關的資訊，類似于飛機「黑匣子」。EDR功能一般被包含在安全氣囊電子控制單元（ECU）中。這種置配很自然，因為EDR沒有飛機黑匣子的那種存活性要求，安全氣囊控制器主要是接收各個重要感測器的輸入資訊。而車輛製造商也指出沒有空間安裝獨立式的EDR。

這兩種安全氣囊儲存應用都有記憶體需求，但彼此差異很大。鑒于在嚴重的事故中，系統很有可能掉電，因此都需要非揮發性記憶體。

獨特記憶體用于新安全氣囊

在「智能安全氣囊」系統上ECU設計人員希望針對具體的事故採用合適的展開力。這就不僅需要加速資訊，同時也需要乘客資訊。新型的智能安全氣囊系統對記憶體有獨特的要求，即需要把直到事故發生前的乘客資訊都記錄下來，其中包括座椅位置和乘客體重。為了在事故之前能夠獲得有關乘客情況的可靠記錄，就必需連續儲存資訊。送往安全氣囊ECU的參數資料是由車輛內部的加速感測器和感應器產生的。這種連續儲存需要能夠遠比傳統快閃記憶體寫入更頻繁的記憶體技術。

EDR技術的關鍵在于所需的資料量及儲存這些資料所需要的時間。新的規范將大大擴展需要採集的資料。當發生嚴重事故時，極有可能出現掉電情況。對于這種情況，EDR系統必須趕在系統電源失去之前把資料保存下來。事故中，供電可能會突然失去，而傳統的非揮發性儲存解決方桉需要很長的時間來對新資訊進行寫入。

非揮發性鐵電記憶體

非揮發性鐵電記憶體（FRAM）便提供了能解決上述需求的技術能力。它和其他非揮發性方桉一樣都能提供可靠的非揮發性儲存能力，特別出眾之處在于它的可讀寫次數非常多，寫入速度也極快。

安全氣囊應用中最常選用帶有串列外設界面（SPI）的5V工作電壓FRAM記憶體。這些器件具有超過1萬億次（1后面12個零）的擦寫次數，足以讓智能安全氣囊連續寫入，以提供無縫的乘客資料記錄。這些器件也可以在匯流排界面速度下進行寫操作，速度可以從5MHz到20MHz搭配無延遲（NoDelay?）寫操作能夠讓主處理器盡可能快地儲存資料，幾乎沒有資訊丟失的風險。FRAM具備的非揮發性特點、無限的擦寫次數，以及快速資料寫入能力，是下一代安全氣囊系統的理想記憶體。

采用標準CMOS制程制造

FRAM單元採用業界標準CMOS製程製造，通過兩個電極板之間的鐵電晶體來形成電容，類似于DRAM電容的構造。但是不像一般的揮發性記憶體那樣把數據作為電容上的電荷來儲存，FRAM是把數據儲存在鐵電晶體內。當在鐵電晶體上施加一定電場時，晶陣的中心原子在電場作用下沿電場方向在晶體內運動，它通過一個能量壁壘（energy barrier）造成電荷尖峰。內部電路感測到這一電荷尖峰，并且設置記憶體。電場消失后，中心原子會保持在原來的位置，從而保存記憶體的狀態。

所以，FRAM記憶體不需要定期刷新，掉電后仍然會保存數據。它的速度很快，而且實際沒有壽命限制。這些特性使它完全能夠以極小的時間間隔寫入數據，從而確保所保存狀態的正確性。例如，一個16-Kbit（2K byte）的器件可以超低功耗在3.3毫秒內被寫入。另外，它能夠每秒刷新10,000次（每100微秒寫一次），工作壽命長達25,000小時。

最近，韓國現代汽車（Hyundai Autonet）決定在它的下一代智能安全氣囊系統中採用非揮發性鐵電隨機存取記憶體（FRAM）。而現代汽車是繼美國、亞洲、日本和歐洲另外8家汽車製造商之后，選用FRAM技術來為智能安全氣囊系統和相關的碰撞事故資料記錄儀提供「智能性」的又一家知名公司。

以前汽車應用中所用的主要非揮發性儲存技術是浮柵器件，如EEPROM或快閃記憶體。浮柵器件通過一層SiO2 薄膜把多晶硅柵與溝道隔離開來。要對器件進行編程，需在控制柵上產生很高的電壓，使得電子可獲得足夠的動能，穿透隔離層，將電子（N溝道器件）加速到源極。溝道中形成了一個消耗區，這樣，在特定的柵極電壓下，已被編程的部分被置于「off（較高阻抗）」，而沒有被編程或沒有被擦寫的器件為「on（較低阻抗）」。

隨著汽車設計要求的複雜性日益增加，浮柵儲存技術的局限性越來越明顯。在智能安全氣囊系統中，不僅必需儲存碰撞事故中的數據，還需要儲存事故發生前的數據。由于安全氣囊模組具有很大的電容，以便儲存足夠的能量來啟動安全氣囊，故在事故發生之后可能有足夠的殘馀電量把緩沖器中的數據寫入到非揮發性記憶體中。能夠寫入的數據量取決于尚可用的電量，也即電容中的殘馀能量和記憶體的寫入速度。典型2K byte浮柵記憶體的寫入速度可以達到約每5ms寫入4位元組。因此，要寫入整個浮柵記憶體可能需要超過1秒以上的時間。

Ramtron的FRAM技術把鐵電材料和標準半導體晶片設計及製造技術結合在一起，推出了非揮發性記憶體和模擬∕溷合信號產品。這些產品具有快速讀∕寫性能、幾乎無限的擦寫次數和靜態RAM（SRAM）的超低功耗，并在掉電時能夠安全儲存數據，這些都是標準RAM技術所無法提供的功能。

鐵電薄膜放在CMOS基層之上，并置于兩電極板之間，使用金屬互連并鈍化后完成鐵電製造過程。