FRAM使安全氣囊系統(tǒng)更加智能化

作者：時間：2014-01-04 來源：網(wǎng)絡(luò)

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汽車安全系統(tǒng)預(yù)期在未來幾年變得更復(fù)雜。這一趨勢的主要動力是預(yù)期規(guī)則將影響附加速率和安全氣囊復(fù)雜性以及控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。這些系統(tǒng)的電子部分將會增加，用于這些系統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲器的需求也將增加。本文簡要地研究在為較新型安全氣囊選擇存儲器方案時應(yīng)考慮的問題。

安全氣囊系統(tǒng)正在經(jīng)歷兩個主要變革。首先，在較新型的安全氣囊系統(tǒng)中，增加了“智能”。不再像過去那樣用最大力打開氣囊，好像所有的事故和乘客狀況都相同，而是根據(jù)具體的事故和乘客參數(shù)確定作用力，可能包括碰撞的嚴重度、乘員的重量以及座位相對安全氣囊的位置。那些曾經(jīng)受過標準安全氣囊影響的人會對贊同可變力的。智能安全氣囊也能分辨出乘客座位是否為空，如果為空，乘客安全氣囊就不必要打開。考慮到每部汽車的安全氣囊數(shù)量在增加，并且在即使很小的事故中更換氣囊的成本也在增加，因此在為消費者大幅節(jié)省修理和保險成本方面,這一變革是有潛力的。

第二個變革是汽車正日益配置事件數(shù)據(jù)記錄儀(EDR)，這種裝置能收集碰撞信息，類似于飛機的“黑匣子”。安全氣囊電子控制單元(ECU)通常包括有EDR功能。這一分法很自然，因為EDR沒有飛機“黑匣子”的殘存性要求，并且安全氣囊控制器是大量重要的傳感器輸入的主要接收者。汽車制造商也很快指出沒有獨立使用EDR的空間。

這兩種安全氣囊存儲器應(yīng)用對存儲器的要求很苛刻，但兩者卻完全不同。因為在重事故中很可能電源會在某種程度上喪失，所以兩者都需要一個非易失性存儲器。要重建事件，則數(shù)據(jù)必須存儲到系統(tǒng)中能寫入的魯棒的非易失性存儲器中。圖1給出了一種具有FRAM存儲器存儲的基本安全氣囊系統(tǒng)的框圖。

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如果是“智能安全氣囊”，ECU設(shè)計師希望對特定事故以適當?shù)淖饔昧Υ蜷_安全氣囊。這不僅要求有關(guān)G力的信息，而且也要有乘員信息。智能安全氣囊存儲器的唯一要求就是記錄發(fā)生事故的乘員的歷史信息，包括座位位置和乘員重量。為了保存事故發(fā)生前人員形態(tài)的可靠記錄，有必要連續(xù)儲存這些信息。送至安全氣囊ECU的參數(shù)數(shù)據(jù)由汽車內(nèi)部的加速度計和傳感器產(chǎn)生。這一連續(xù)的存儲要求比常規(guī)閃存寫得頻繁得多的存儲器工藝。

對EDR，難點與希望的數(shù)據(jù)量和可用的存儲時間有關(guān)。預(yù)計新規(guī)則將大大擴展要獲取的數(shù)據(jù)量。發(fā)生嚴重事故時，電源很可能丟失。這時，EDR系統(tǒng)在系統(tǒng)掉電前，快速將數(shù)據(jù)儲存下來。在事故中，電源總是突然斷掉，常規(guī)非易失性存儲方案花費時間太長，無法編程新信息。

FRAM提供的技術(shù)方案能同時應(yīng)對這兩種挑戰(zhàn)。像其它的可選方案一樣，FRAM具有可靠的非易失性存儲。主要差別是其寫操作的高耐久性(能寫很多次)和寫速度。

安全氣囊應(yīng)用普遍選擇5V工作的串行外設(shè)接口(SPI)FRAM存儲器，這些器件的寫耐久性超過1萬億次(1×1012)寫操作，這足夠智能安全氣囊連續(xù)寫操作了，能實現(xiàn)乘員數(shù)據(jù)無縫記錄。這些器件也能以總線接口速度進行寫操作。無延遲地以5MHz到20MHz速率寫能使主處理器流數(shù)據(jù)盡可能地快，同時丟失信息的風險非常小。非易失性、無與倫比的寫耐久性再配上快速數(shù)據(jù)采集能力，使FRAM成為下一代高級安全氣囊系統(tǒng)的理想存儲器工藝。

以前，汽車應(yīng)用的主要非易失性存儲器工藝是柵極懸空的器件，如EEPROM或閃存。柵極懸空器件都采用一SiO2薄層將多晶硅柵極與溝道隔離。對器件編程時，在控制柵極上產(chǎn)生高壓使電子加速流向源極(N溝道器件)。因此，電子獲得足夠的動能穿透絕緣層，在多晶硅材料上被捕獲(見圖2)。

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