車用電子急速竄紅，就連沒有汽車產業的台灣都興致勃勃的想要分一杯羹，車用電子裡面應用到的半導體相當複雜，在不同功能的系統中會採用不同數量的各式半導體晶片，但是綜觀來說，車用半導體最主要的零組件除了MCU之外，就是各式感測器了，其在車用電子當中扮演相當重要的角色，於各個獨立功能的電子系統中，感測器負責蒐集資料，提供處裡器運算並做出適當的判斷。

車用電子感測器種類相當多，許多技術發展已有很長一段時間，像是慣性感測器（Inertial sensor），這類技術過去運用在軍事、航太、運輸等領域，測量物體的運動現象；另外，有一些是屬於新興技術的感測器，比如生物感測器（Biosensor），是感測生物的行為或特徵，透過這些資訊的搜集、分析，再加以應用。在車用電子產業起飛後，這些感測技術將從過去的特殊應用市場，進入大眾應用市場，使這些技術、產品大幅度的普及，因此市場需求也將隨之爆發，許多廠商躍躍欲試，本文就將針對車用感測器的技術與發展趨勢廣泛的敘述，提供讀者簡單的概念與參考。

車用感測器種類

車用感測器之所以複雜在於其感知目標的多樣，除了國際大廠之外，早年國內發展這類技術的只有在軍事用途上，投入汽車電子相關技術研究超過十年的中山科學研究院電子系統研究所副組長駱光祚表示，就量測標的特性的分類上而言，車用感測器可以分為感測：物理量（Physical）、駕駛人行為（Driver Behavior）與環境監測等幾類。

所謂的物理量感測器就是感測溫度、壓力、振動、速度、濕度與慣性等，其中溫度與壓力感測器技術已經相當成熟，應用範圍也不限於車用電子市場，慣性感測器才是目前車用電子系統中最常用到的感測器；另外駕駛人行為感測器類似生物感測器，感測駕駛人的行為，像是皮膚表面溫度的感測與心跳脈搏速率的感測，將這些數據與平均值比對，綜合判斷駕駛人行為是否出現異常，例如酒醉或打瞌睡，再做出適當的處置；而環境監測感測器一般來說以感測車外的環境變化為主，有一種防止偏離車道的電子系統就是透過光學式感測器，感測行駛中的汽車與車道邊線的相關位置，系統可以分辨正常變換車道與偏離車道的差別，出現異常的狀況時就發出警告，以提醒駕駛人。

前面提到目前發展最好的車用電子感測器是慣性感測器，慣性感測器又以微機電（MEMS）加速度感測器（Acceleration Sensor）、陀螺儀（Gyroscopes）為主，根據市調機構Yole Developpement的報告指出，2005年全球慣性感測器市場規模將達12.09億美元，2002～2005年間陀螺儀感測器將以年複合成長率25％，從3.4億美元成長至6.49億美元，而加速度感測器年複合成長率13％，從4.2億美元成長至5.6億美元，如(表一)所示。陀螺儀感測器市場規模將於2005年首次超越加速度感測器市場。

技術要點與發展

目前一輛汽車上大約安裝幾十到近百顆感測器，而高級汽車上的感測器數量可多達200餘顆，甚至更多。車用感測器數量多寡已成為判斷是否為現代化車輛的重要指標。八十年代中期微型加速度感測器開始運用於汽車安全氣囊裝置，是目前大量生產且在汽車中得到廣泛應用的感測器。過去許多車用感測器是以傳統機械的技術加以實現，而在半導體技術的成長下，以微機電技術開發之各種感測器，運用其體積小、傳輸快、功能強之特點，強化汽車功能。Freescsle應用工程師吳協宏表示，微機電以半導體製程實現機械的功能、技術特性，與數位邏輯晶片的設計思惟不同，微機電的可靠度較高，不會有機械疲勞產生的誤差，但相對設計難度也高。

微機電系統將電子系統和外部世界有效的整合聯繫起來，不僅可以感受運動、聲、光、熱、磁等自然界訊號，並將這些訊號轉換成電子系統可以判讀的電子訊號，再透過電子系統控制這些訊號，進而發出指令，控制執行元件完成所需要的動作。廣義地說，微機電是指整合微型感測器、微型致動器以及訊號處理和控制電路、介面電路、通訊和電源的完整微型機電系統。微機電系統主要包含微型感測器、致動器和相應的處理電路三部分，作為輸入訊號的自然界各種資訊首先透過感測器轉換成電子訊號，經過訊號處理以後再通過微致動器對外部世界發生作用。

感測器可以把能量從一種形式轉化為另一種形式，進而將現實世界的訊號（如熱、運動等訊號）轉化為系統可以處理的訊號。致動器根據訊號處理電路發出的指令完成人們所需要的運動。訊號處理器則可以對訊號進行轉換、放大和計算等處理。車用電子中一完整的系統電子控制單元（Electronic Control Unit；ECU），除了可以控制單一系統（如安全氣囊、煞車等）之外，還可以與中央控制的行車電腦聯繫，(圖一)為中科院開發並已量產商品化的汽車安全氣囊（Airbag）ECU，其中有兩個感測器，圖下方白色長方形為一加速度感測器，不過其並非以微機電IC實現的感測器，而是利用傳統機械構造完成，圖左方的黑色晶片是另外一個微機電技術的IC。

《圖一　安全氣囊電子控制單元》

先前提到的慣性感測器是目前市場上應用最廣泛，技術最成熟的車用電子感測器，國內投入該技術頗深的新磊微製造董事長石修表示，加速度感測器是透過類似向量的原理，感測在汽車運動的狀態下，三軸（X、Y、Z）空間產生的重力加速度（G力），若是其在瞬間有過高的G力出現表示汽車出現碰撞等不正常的運動現象，就可以產生適當的反應。另外，陀螺儀的功能就在於感測「角速度」，主要是防止汽車的翻滾，也就是汽車在運動時，瞬間產生過大角度的變化，也是屬於運動異常的現象。另外，除了慣性、溫度、壓力等的物理量感測器之外，其他不同類型的車用電子感測器技術，多屬於更前瞻、新興的技術領域，是未來幾年相關廠商積極投入的重點。

產業現況與台商機會

《圖二　中山科學研究院電子系統研究所副組長駱光祚》

不久前Freescale才發表3D加速度感測器，將三維空間的慣性變化感測整合到單晶片中。以全球市場來說，目前加速度感測器市場相對集中，全球前六大廠商為ADI、Bosch、Denso、Freescale、VIT Hamlin及Delphi-Delco等，合計市佔率超過90％，2004年汽車電子加速度感測器市場規模超過1億2000萬顆，產值超過4億美元。

另外，陀螺儀由於技術難度較高，所以目前只有高級車才導入，但是也因為該技術可以提供重大的安全防護，所以市場成長潛力更高，產品單價也高，預測今年市場規模約為4800萬顆，全球前六大供應商分別為；Beisensor、Bosch、Delphi-Delco、Matsushita、SSS-BAE與Murata等，合計市佔率同樣超過90％，市場集中度明顯。這類產品市場進入門檻較一般半導體產品高，除了技術本身的難度之外，駱光祚指出，車用電子要求的環境壓力（高溫、低溫、震動等）承受度、產品可靠度與產品責任相當高，除了技術開發的時間之外，產品認證的時間也長，在投入的三～五年之內很難產生回收。

《圖三　Freescsle應用工程師吳協宏》

國內原本投入微機電領域的時間就比較晚，以新磊來說，該公司目前只具備二軸加速度感測器單晶片產品，整合性與技術難度更高的單晶片三軸加速度感測器仍在開發階段，預計明年下半年才會推出；同樣地，陀螺儀也還在技術開發階段，還沒有明確的產品推出時程。國內發展車用電子技術的優勢在於半導體產業分工完整，技術開發廠商可以很容易獲得各式製造生產的支援；但是國內沒有汽車工業，市場規模也小，車用電子產品的導入就顯得更加困難，所以大陸市場成為目前發展汽車電子技術廠商的寄望。

而且汽車電子以系統化電子控制單元為主要單位，只具備單一感測器技術，而無法提供系統化的產品，也很難在產業中生存，而台灣廠商企業規模多屬中小型，所能投入的研發資源與國際大廠相較弱勢許多；過去台灣常以產業聯盟的作法，解決這類問題，不過在車用電子產業供應鏈很長，牽涉的技術層面也大，目前還沒看到台灣已成立的產業聯盟中，有此條件。石修就認為目前台灣廠商在車用電子前瞻技術的投入部分都還屬於單打獨鬥，處境相當辛苦。

《圖四　新磊微製造董事長石修》

結論

車用電子感測器是汽車電子產業中相當關鍵的零組件，不僅技術門檻高、市場潛力也大，美國自2004年起立法規定，全面要求新出廠的汽車需安裝輪胎胎壓監視系統，以增加行車安全。這類安全議題未來會不斷透過消費者、法令的要求而成為車輛的標準配備；另外，增進駕駛樂趣、節省能源甚至娛樂等的訴求也會為車用電子感測器開拓許多商機，讓汽車更安全、舒適、無污染、及經濟、有效能。

而微機電之車用感測器未來將朝多功能化、模組化、智慧化及微型化發展，以達到精密度高、量測距離遠、訊號比高、抗干擾性好，且有自我檢測功能。隨著半導體技術的發展和汽車電子控制系統運用的日益廣泛，汽車感測器市場需求將保持高速成長。國內廠商在投入時間晚的先天不足狀況下，加上沒有強大的汽車工業作後盾，後天條件也不甚優渥，僅能依靠國內完整的半導體產業供應鏈，配合大陸市場的優勢，期能在最近幾年產業發展初期，取得一席之地，才不會在汽車電子市場遭到淘汰。

延 伸 閱 讀

隨著全球汽車市場不斷的成長，車用的慣性感測器（Inertial Sensor）市場規模也不斷增加。根據Yole預測，全球加速度器（Accelerometers）市場規模在2007年將達5億400萬美元。相關介紹請見「 以微機電技術發展之慣性感測器的市場分析」一文。 安全、舒適、無污染、經濟性一直是汽車工業業者和消費者追求的目標。實現這些目標的關鍵在於汽車的電子化和智慧化，其先決條件是各種資訊的即時獲取，故勢必要求在汽車中大量採用以微機電技術開發之各種感測器，運用其體積小、傳輸快、功能強之特點，強化汽車功能。你可在「 微機電系統於汽車工業之運用及未來發展趨勢 」一文中得到進一步的介紹。 無線生物電子通訊系統由小型智慧感測器組成的人體區域網路（body-area networks；BAN）。感測器用於收集人體的重要訊息，然後將訊息送給一個中心智慧節點，再由這個智慧節點透過無線通訊方式將訊息發送給基地台。借助基於3D堆疊的（System-in-a-cube；SiC）整合技術可設計實現這些感測器節點。在「用SiC整合技術採集生物電子訊號」一文為你做了相關的評析。

市場動態

根據Yole Developpement新出爐的報告World Mems Inertial Sensor Markets 2002～2005，分析微機電加速感測器（Acceleration sensor）、陀螺儀（Gyroscopes）主要應用於汽車製造產業與市場。 相關介紹請見「全球慣性感測器市場規模2005年達12.09億美元」一文。 在“2005 Symposium on VLSI Circuits”的第五次會議“Imagers, Biochip and MEMS”上，進行了高動態範圍影像感測器、由一個電晶體構成的像素、使用CMOS APS的生物感測器晶片以及使用基於SOI的高耐壓電晶體的流體移動控制晶片的技術發表。你可在「影像感測器和生物感測器相繼亮相 」一文中得到進一步的介紹。 法國雷諾宣佈，將在第61屆法蘭克福車展上展出概念SUV（多功能運動車）Egeus。在具備SUV性能和車身尺寸，車身前、後採用長髮動機罩、形成如高級跑車般的外觀。側門把手採用流線型設計，與車身形成一體。當手伸向把手時，光學感測器便會檢測到手的靠近，把手隨即會向外伸出數十毫米。在「 雷諾展出概念SUV Egeus」一文為你做了相關的評析。