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汽车应用的压力传感器
来源:薄膜压力传感器压力分布 | 发布时间:2022/8/6 16:45:56 | 浏览次数:

或者当我第一次遇到传感器行业的人时,我往往会讲一些故事。这些故事的范围和细节因游客的兴趣或场合而异。我想讲述硅谷基于硅的传感器的一些历史,并给出一些我们过去研究的应用实例。这通常会引发一些共同点,我们可能有共同的兴趣、人或其他经验可以分享。我将通过这封新闻信来分享其中的一些信息。

 

 

飞兆半导体时代

 

出于所有实际目的,我直接参与了硅谷的第一个硅传感器工作。负责将传感器技术引入该地区的人是Art Zias。阿特是贝尔实验室的技术作家,50年代末还是一名工科学生。硅和锗中的压阻物理源自贝尔的Phan、Thurston和Smith的工作,并由Art编年史。Art在50年代还曾在纽约主要工作室担任专业萨克斯风演奏员。用他自己的话来说,“我有足够的技能与顶级爵士乐艺术家一起演奏,但没有足够的天赋与他们并驾齐驱。”Pfann的作品启发了艺术,让硅传感器成为终身职业。Bill Pfann当时发表的评论不仅启发了艺术,而且可能定义了这个行业,“现在我们已经研究了半导体中的换能效应以消除它们,也许它们是有用的。”

 

 

1960年,阿特加入通用电气,在与霍尼韦尔的一场关于固态运动转换的空军(WADC)合同竞争中获胜。这促使托尼·库尔茨离开霍尼韦尔,找到了库利特。1964年,阿特加入霍尼韦尔创办了固态电子中心(SSEC)。在60年代,Art领导SSEC为航空航天、工业和微动开关部门开发压阻式加速度计和压力传感器。汉斯·凯勒当时是SSEC的物理学家。他后来在瑞士创立了凯勒·德鲁克梅斯技术公司。1969年,阿特加入前霍尼韦尔公司的唐·林纳姆,担任飞兆半导体相机与仪器公司传感器运营部的工程总监。吉恩·伯克很快离开霍尼韦尔加入了Art。Art将大块硅微加工的原始工作归功于吉恩。在Gene的工作之前,传感器并没有包括三维结构,只有平面结构。1971年,唐、阿特和吉恩·伯克离开了飞兆儿童,在飞兆儿童的祝福下成立了IC传感器(现为Foxboro ICT)。

 

 

1972年,Art和Bill Hare在没有飞兆半导体的支持下成立了国家半导体公司的传感器运营部。除信通技术外,飞兆半导体还继续致力于汽车应用。飞兆半导体希望开发一种歧管绝对压力传感器,其技术类似于点火模块,基于硅压阻技术。随着阿特的离开,这项努力停止了。National和Fairchild卷入了一场关于艺术离开性质的法律纠纷。飞兆半导体剩下的技术卖给了鲍勃·胡德,成为了认知公司,最终卖给了艾默生电气,从此再也听不到了。

 

 

1973年,我在费尔柴尔德半导体公司(Fairchild Semiconductor)的一位共同朋友兼工程师里克·沙夫津(Rick Schaffzin)安排的一次高尔夫郊游中遇到了阿特。里克在80年代成为IC传感器的总裁。阿特的高尔夫挥杆很糟糕。最好是一个刚学会游戏的人在艺术摇摆时把目光移开,以避免玛土撒拉诅咒。有传言说,看到艺术的摇摆可能会让人变成盐柱。

 

 

在飞兆半导体,我们使用德尔科电子开发了第一个固态点火模块,在生产高峰期每周出货50000个模块。我是汽车和其他混合动力产品的工艺和产品工程师。工程经理是现任Altera总裁罗德尼·史密斯。

 

 

国家半导体日

 

70年代初,硅谷唯一的商业硅传感器作品是Art的作品(刚刚在国家半导体公司开始),Don Lynam在IC传感器公司(也刚刚开始),以及Fairchild的作品(即将完成认知)。在世界其他地方,还有其他商业活动,霍尼韦尔微开关公司、瑞士凯勒公司的汉斯·凯勒公司、新泽西州的库利特公司和欧洲的菲利普斯公司都在继续开展这项工作。最大的研究工作是在美国的大学。凯斯韦斯特大学、When Ko博士、Kendall Wise博士领导的斯坦福大学以及卡内基梅隆大学的约翰·格拉格都做出了重大努力。由于潜在的汽车应用,国家半导体希望进入这一行业。国家管理层要求阿特解释“转换”。阿特告诉他们,他将用最简单的术语来解释,他们可以用最好的术语来描述。他将转导描述为吸收硅的能力由于潜在的汽车应用,国家半导体希望进入这一行业。国家管理层要求阿特解释“转换”。阿特告诉他们,他将用最简单的术语来解释,他们可以用最好的术语来描述。他将转导描述为获取硅并将其转化为货币的能力。这吸引了National,Art被雇佣,National十年的传感器工作即将开始。艺术更准确地描述了当时的情况,因为围绕这一说法发生的事件也让我们深入了解了当时国家半导体公司的特点。

 

 

在70年代中期,我负责所有National混合动力产品的营销,包括传感器。当时,汽车公司正在大力开发汽车地图传感器。在National,我们与德尔科电子和福特合作,共同开发了两种地图传感器。德尔科版本的传感器芯片类似于当时的霍尼韦尔传感器芯片,封装在与飞兆半导体点火模块类似的外壳中。该产品及其版本仍由德尔科和其他售后供应商生产。该传感器的类似版本已为世界上所有其他主要汽车公司开发,其规格为事实上的行业标准。福特版是一款硅可变电容压力传感器。今天它仍然由福特和摩托罗拉生产。然而,它没有被任何其他汽车制造商使用。它比压阻型更昂贵。还有其他厚膜混合MAP传感器也服务于该市场。

 

 

1977年,我与Kulite工程副总裁乔·马隆(Joe Mallon)一起参加了西雅图的传感器靶场指挥官会议。当时,乔在硅压阻式压力传感器处理方面拥有大量专利(1983年,乔、库尔特·彼得森和贾努斯·布里泽克成为了Novasensors的联合创始人;稍后会有更多相关内容)。我在这次会议上认识了乔,发现他是当时最有知识的人,对硅中压力传感器的半导体工艺所产生的温度效应非常了解。即使在今天,大多数公司仍参考他的原始工作,确定硅中掺杂剂的适当浓度水平,以设置电阻和灵敏度的温度系数。

 

 

1978年,我参加了旧金山的Semico West,参加了Janusz Bryzek关于硅压力传感器离散温度补偿的“Herr Doktor”演讲。Janusz提出了一种电路,它至少有20个放大器、几百个电阻器和许多电位器。这是我见过的最复杂的温度补偿方案,真是一个技术奇迹。一位听众问他:“Doktor Bryzek,这么多组件的补偿有什么错误?”Janusz毫不犹豫地回答:“没有错误,它……是完美的!”当时我觉得他很可能是对的,但不知道他会如何测试(工程师的心态,而不是营销心态)。从这次会议上我认识了Janusz。

 

 

在同一时期,美国医院用品公司向国家采购了一个5美元的一次性血压传感器。第一项工作开始于今天,很可能是世界上仅次于汽车地图传感器的第二大压力传感器应用。

 

 

1977年的《国家半导体传感器手册》成为传感器行业的参考书。这本书的大部分章节仍然与Sensym手册的每一次重印一起重印。本手册仍然是压力传感器的首选参考书。1977年的手册是独一无二的,因为每一节都有一个不寻常的介绍性标题和序言,包括“尖叫的小猪”,一节关于声学测量,一节关于信号调节。这本书是Art、Ray Pitts和我自己多年工作的成果,他是物理学博士,当时正在查阅和改写《圣经》。雷是主要贡献者。他在国家电视台的故事有一个不幸的结局,此后不久他的生活也有一个悲惨的结局。

 

 

1980年,我成为了National和Art Zias的换能器产品运营总监,Zias向我汇报。这对我们所有人来说都是一个充满挑战和欢乐的时期,因为Art让每个人都保持警觉和娱乐。除了工程学,Art在国家半导体年度销售会议上担任仪式大师,并将我作为他的许多轶事的传声筒。他最令人难忘的故事之一是关于国家半导体公司创始人兼首席执行官查理·斯波克的。针对当时金融分析师对他的批评,查理发表声明,“他会咬腹股沟,吐睾丸。”阿特在提到这一声明时对数百名本国雇员和销售代表的听众说,“这是真的。Art在提到这一声明时对数百名国家雇员和销售代表的听众说,“这只是为了向你展示愤怒的富人可以发展出奇怪的美食恋物癖。”传感器业务的章程旨在确定在短时间内将业务发展到1亿美元所需的条件。当时我不知道,但唯一的选择是退出这家公司。

 

 

美国国家半导体公司是从事传感器操作的知名人士。

 

最著名的是Mike Scott,他是1974年至1979年间混合动力和传感器产品的运营总监。在此期间,我向Mike汇报了工作,他是最有知识的营销人员,可能是我见过的最聪明的人。迈克曾在费尔柴尔德为迈克·马库拉工作,他离开国家队成为苹果电脑公司的第一任总裁,并于1983年离开苹果公司,当时他和史蒂夫·乔布斯的看法不一样。苹果董事会主席马库拉选择了史蒂夫而不是迈克。迈克此时带着800万股苹果股票离开了苹果公司,从此过得很愉快。他确实在卫星发射业务中有过一次尝试,他们的第一颗卫星和公司StarStrike发射失败。他们的卫星概念具有相当大的技术吸引力。但最终,他们有了一次昂贵的乘船旅行,他们的卫星和投资永远消失在太平洋深处。Floyd Kvamme是National的营销和销售副总裁。皮埃尔·拉蒙德负责研发。弗洛伊德和皮埃尔今天在风险投资界都非常有名。在国家半导体公司,我们的半导体工厂加工是在鲍勃·斯旺森领导的线性小组中进行的。Bob离开National时,带着一个由National linear员工组成的团队,创办了linear Technology,这是一家今天利润丰厚的半导体公司。他们的离开导致查利·斯波克对该组织提起法律诉讼,因为在离开前的一段时间里,他们每天在自助餐厅交谈“似乎”很不寻常。尤其是因为他们在此之前从未参加过社交活动。布兰特·韦林(Brent Welling)是Linear的联合创始人之一,我曾为他在National工作过一段时间,后来他加入了Sensym,担任营销和销售副总裁。

 

 

在国家实验室,我是他们电子语法委员会的成员,有机会参观了斯坦福大学的一个传感器小组。肯德尔·怀斯是这项工作的负责人,即将离开密歇根大学,组建一个传感器研究项目。我遇到了吉姆·克努蒂,他参与了由国家卫生研究所资助的用于监测绵羊身体功能的植入集成注射逻辑、组合压力和温度传感器。吉姆后来(1984年?)与亨利·艾伦博士和他们两人一起工作创立了一家使用硅制造力传感器的公司,Art早些时候出版了《机器人的指尖》。这家公司Transsensory Devices Inc被IC sensors收购,Jim和Henry留在了IC sensors。Jim在收购后不久离开,并与Ascom在瑞士开始了传感器操作。Ascom最终被出售,他们的工厂发生火灾,最终他们退出了这项业务。Henry加入了Jim,与Ascom的合作使他们两人于1992年开始制作硅微结构。1995年,Exar收购了SMI,Jim和Henry继续活跃于SMI/Exar。他们在硅应力集中、建模以及低压装置和加速度计的硅结构方面做了一些非常好的工作。

 

 

感官的日子

 

1982年,我向国家管理层做了一次陈述,指出在可预见的未来,预计传感器业务将变成1亿美元的业务是不现实的,之后我被指示出售该业务。当时约翰·奈斯海姆是国家银行的财务主管,在这一过程中为我提供指导。约翰后来与电视名人Art Linkletter一起成立了管理部,并写了几本关于风险投资融资的书。当时我的营销经理是曼尼·奈克,现在是集成传感器解决方案的总裁。曼尼和我与乔·马隆谈过,我们三人考虑了如何自己进入这一行业。我们决定邀请贾努斯·布里泽克也参加讨论。在多次会议之后,我们可以说,我们无法就公司的结构达成一致(“总裁办公室”后来在Novasensors采用,我对此不感兴趣),我决定提议对National的运营进行杠杆收购,Janusz将加入我们,担任工程副总裁。

 

 

Manny留在了National,后来离开并找到了集成传感器解决方案。ISS目前活跃于汽车应用的压力传感器领域,并与日本、德国和美国的公司建立了战略合作关系。毫无疑问,曼尼是最好的妈妈”

 
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