汽车行业正在发生变革，现在的汽车变得越来越电气化、互联和自动化。随着这一趋势的加速，也影响到了车用半导体器件，包括微电机系统（MEMS）传感器的设计和认证。随着市场对汽车半导体长期可靠性的要求提高，MEMS传感器供应商正在响应由电气化和自动化车辆带来的新机遇，开发用于自动驾驶的惯性测量单元（IMU）以及用于锂离子电动汽车电池的电池压力检测传感器。
汽车MEMS IMU可能是车辆内部使用的最复杂的MEMS设备之一。这种类型的IMU是一个系统级封装 (SiP)，由多个陀螺仪和加速度计感应元件以及信号处理ASIC组成，集成在一个封装中，可以创建一个惯性传感器，能够测量六个自由度（6DoF）：偏航、横摆和俯仰用于旋转运动，以及横向、纵向和垂直加速度用于线性运动。
IMU 是车辆轨迹控制接管的必备设备，以防其他传感器（如摄像头、雷达或激光雷达）出现故障。一旦发生此类故障，IMU 将作为引导传感器，将车辆安全停止在短时间和距离内。在自动驾驶模式下，IMU 也用于控制车辆的常规移动。
图：汽车MEMS的技术变革
尽管 IMU 技术已存在于航空航天应用中，但将其改造为汽车应用存在重大挑战。汽车 IMU 需要具有高性能，成本与汽车行业相容。由于汽车的生命周期很长，MEMS 传感器供应商必须大量生产该设备，并在较长的时间内保证传感器的性能和可靠性，无需进行维护或重新校准传感器。只有少数几家 MEMS 供应商具备这种能力和愿望去开展这样的项目。
从内燃机转向电气化动力系统将影响动力总成 MEMS 市场。例如，在引擎管理中用于气压和燃油压力的压力传感器在电气化时会消失。然而，电气化车辆中大型锂离子电池的使用已经为 MEMS 传感器创造了新的应用。
虽然汽车行业的终极目标是将事故死亡人数降至零，但半导体行业和模块供应商的目标是确保每个半导体器件都零缺陷。对于符合汽车电子理事会（AEC）Q100半导体资格要求的安全关键型汽车MEMS传感器来说，确保零缺陷的生产推出和器件的长期可靠性是必要的，但显然不足以保证其安全性。
为了提高汽车传感器的可靠性和稳健性，恩智浦（NXP）开发了一种名为“Above and Beyond（AaB）”的新方法。该方法旨在在器件的资格认证和生产发布之前就对先进的可靠性和稳健性进行研究。AaB基于风险缓解分析，包括广泛的测试，如测试至故障，角落批测试以及结合高级统计的新用例测试，所有这些都有助于NXP了解这些不同参数之间的相互作用。由于传感器供应商必须将AaB纳入其项目规划中，这确实会增加项目的时间和成本。然而，早期投资的好处在于只要能在生产发布之前检测并纠正设备中的弱点，就会有所回报。
