磁传感技术市场及应用

作者/ 王金旺 《电子产品世界》编辑

摘要：国内磁传感器厂商主要在做四种磁传感器，即霍尔效应、AMR、GMR和TMR。这四种产品主要分成消费类、车载以及工业和能源三个大的市场。本文根据“中国(上海)国际传感器技术与应用研讨会”之“磁传感技术及应用”研讨会的相关报告，介绍了磁传感器的市场发展状况，并介绍了新一代传感器的特性及要求。

磁传感器的四种产品和三大市场

　　目前，国内磁传感器厂商主要在做四种磁传感器，即霍尔效应、AMR、GMR和TMR。矽睿科技的研发副总监邹总介绍称。对于常用的这四种产品，在国内产业链中比较成熟，这四种产品主要分为三个大的市场，第一个市场是消费类市场，这是比较大的市场，主要在智能机升级后的指南针的应用，比如在摄像头中的应用，另外在白色家电，还有数码相机里面都有产品;另一个较大的市场是车载，车载里面主要有三大类，第一类是关于磁的位置，另外还有用来检测速度的磁传感器，第三个是用来检测电流的磁传感器;工业和能源是另外一个市场。消费类磁传感器市场在2010年到2012年有比较大的增长，它的销售额呈现缩小的态势，工业和能源比较平稳。对于磁工艺链，首先要生产圆片，另外，相应的工艺和普通工艺不一样，霍尔效应、AMR、GMR和TMR四种传感器的架构不一样，每一种架构和工厂工艺需要磨合，除此以外，系统解决方案也是很重要的一方面。

　　据2014年IHS对厂商的统计，前10家都是IDM(整合元件制造商)，他们的特点也是长期的投资，我们很少看到代工厂可以做，现在只有台积电和华虹。它的芯片情况决定了它的工艺链问题。需要特定的设备和特定的工艺，也需要长期大量的投资，这也决定了不同的磁传感器厂商采取的策略是完全不一样的。QST很清醒地认识到，在目前的状态下需要更高效存活的方式，现在走的是虚拟AMR方式，部分生产设备委托第三方，自己开发特有的工艺，这样成本的分摊会很有效。

　　国内的磁传感器发展的状况可以分为四个部分，第一是芯片面积随着时间的推移，从1.6mm×1.6mm到如今有的厂商已经推出了1.2mm×1.8mm的产品，芯片的面积已经缩小了1倍;第二是在国内的销量也有巨大增长，2012年量较小，预计2018年，国内的销量相对于2012年将有巨大增长;第三是关于手机的搭载率，国外市场和国内市场完全不一样，苹果从iPhone3已经开始搭载地磁传感器了，国内一部分手机还没有搭载地磁传感器，这两年随着本土品牌逐渐受到重视，地磁传感器搭载率会越来越高，预计到2018年搭载率将会达到70%左右。由于这是成熟的市场，量上来了，品牌价格将会往下走，价格竞争是比较残酷的，在这种状态下，国内的磁传感器公司将会有比较大的机遇，来源将会是几个方面。第一是我国半导体自主发展持续的投入，包括这两年国内的磁传感器厂商发展也与此相关;另外，更重要的是市场设计和市场应用在往中国走，国内的生产厂商后端越来越紧密;第三就是国内具备了完整的磁传感器的产业链，从芯片生产到后期的封装都已经可以在国内完成;第四是国内的磁传感器的水平也在逐步提高，逐渐被国内的厂商接受。再有就是国内的厂商有本土的优势，更接近市场和需求，能够更快响应市场需要。

新一代传感器的特性

　　在性质上，新一代传感器的要求和旧一代都有很显著的差别。爱盛科技传感器研发资深经理袁辅德介绍道。首先是磁质导致了偏移量，之所以需要校正，是因为产生了原来没有的偏移量，让原来的原点位移了一个向量，位移到很远的时候，发现罗盘转不了一圈了。这已经不是失准的问题，如果一个产品产生了大的误差或者出现小毛病，最低的要求是不要被人发现，但是当罗盘已经不能转一圈时，任何人都能发现，这是偏移量会造成的结果。偏移量来自于不同地方，从系统端过来，因为有电容和偏电阻，这两个器件带磁性，所以这两个器件被磁化后，罗盘也会受到影响，如果没有系统前提下，本身有额外干扰，这是另外一个关键点，一般对于这种情况的校正方式就是画靶。例如，飞机、火车遇到磁干扰，重点是不知道有没有干扰，怎么校正。可见手机和无人机对磁感要求不一样。另外，在VR应用上，解析度和感度则是很重要的指标。

　　对于新一代的磁传感器，非常低的磁质是至关重要的，因为在越来越多的应用上用的东西离使用者越来越远，比如无人机离人越来越远，远距离当然不适合所谓的校正，所以元件本身抗磁振能力是新的要求。第二个校正，也许VR更重要，无人机上也非常重视，有的厂商的无人机在使用之前比较严谨，他们希望校正，我们不能期望每个人的校正都很漂亮，所以必须把校正做到非常简化，甚至不靠演算法，是大同小异，但是怎么采进来的?所以这是非常的重要的环节，在玩游戏的时，目标在虚拟远方的时候，有效夹角非常窄，所以性能好一点。还有就是无人机校正的难度远远大于手机，因为在飞的时候，如果在太阳下面电磁发热，放在密闭的机壳储存的时候，温度落差在极端天气下超出100℃，所以这个部分是重点。(注：本文根据“磁传感技术及应用”研讨会的部分速记整理改编，未经讲演者确认。该会议于2016年9月12日在上海举行，是“中国(上海)国际传感器技术与应用展览会(Sensor China)”活动的一部分。)

　　参考文献：

　　[1]Majid Dadafshar.加速度计和陀螺仪传感器：原理、检测及应用[J].电子产品世界，2014(6):54-58.

　　[2]肖力,邓华秋.基于无线传感器网络的车流量检测系统设计[J].电子产品世界，2015(7):48-51.

　　[3]王曦.物联网时代的传感器和材料创新[J].电子产品世界，2016(1):27-30.

本文来源于中国科技期刊《电子产品世界》2016年第10期第17页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。