【薛松生】磁传感器产业发展现状及问题
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直读式水表
主要产品： MMA253 应用要求：
直接检测字轮位置
性能优势：
可配湿式水表，满足起始流量和成本要求；
读数字轮360°全圆周测量，测量分辨率取决于模数转换的实际精度，读数准 确率100%，不存在临界状态和模糊状态；
电子元器件的大幅度减少，大大降低了产品因器件故障引起风险；
克服了光电直读方案光通路穿过水表液封介质中气泡时，光的反射与折射引 起读数误码
张家港保税区广东路芯片工厂
张家港保税区港澳路芯片工厂
多维科技生产的TMR晶圆
核心设备——真空镀膜机
超高真空磁控溅射镀膜机，能进行8寸晶圆薄膜金属加工，其最薄厚度能至埃米级别， 且能镀膜10种不同金属和非金属材料，多达100层金属薄膜，该系统拥有700℃以上的 温度能力，是目前国际领先、国内唯一的一台高尖端设备
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磁传感器全球发展格局
江苏多维科技有限公司
MultiDimension Technology Co.,LTD.
放眼全球，有能力从事磁传感器研发和生产的国内企业有多维科技、无锡美新等，美国NVE、 Allegro、Crocus Technology 、飞思卡尔等; 日本企业有TDK、Yamaha、ALPS、村田等； 欧洲企业有Melexis、恩智浦、英飞凌、Maxim等 以多维科技的TMR 磁传感器为核心的磁传感产业园，将是世界上第一个以第四代磁传感技术 为核心的磁传感产业基地——最高性价比的产品， 最先进的技术，最优秀的人才
Loop测试仪
VSM振动样品磁强计
四探针测试仪
磁存储芯片参数测试仪
磁特性测试仪
四探针测试仪
产品可靠性测试系统
多维科技按照传感器行业标准建立了产品可靠性测试系统，该体系包括环境测试和寿 命老化测试
Precondition(TH) Precondition(TH) 高温存储 回流焊
寿命老化测试
冷热冲击
智能水表
主要产品： MMS2X1H 应用要求：
检测指针转速
低功耗，连续工作，可靠性好
性能优势：
连续工作，1.5uA低功耗特性，保证计量准确，不丢失数据； 紧凑的开关点分布，保证输出方波的占空比稳定，可提高计量精度； 较高的灵敏度（1.7mT），保证长时间的计量可靠性； 良好的温度特性（功耗和开关点随温度和电压的变化小）保证系统的使用寿 命和计量可靠性； 标准的高低电平，直接接入后端处理器
磁传感器制备
TMR（Tunnel Magneto Resistance ）
Stack:
Cap Layer Free Layer MgO SAF AFM Seed
TMR% ~250%,
TMR磁传感器芯片工艺流程
磁性多层膜 磁传感器器件 器件封装测试
Ru Ta Ru NiFe CoFeB Mg RF-MgO Mg PT CoFeB Ru CoFe IrMn Ru Ta
多维科技拥有三台超高真空磁控溅射镀膜机，分别为MDT-1，-2，-3。本图为MDT-1.
核心设备——真空回火炉
超高磁场真空回火炉，可以用于生产8″/12″晶圆芯片，其超导磁场可以达到5特斯拉， 是目前国际领先、国内唯一的一台高尖端设备
核心设备——磁性薄膜刻蚀及制备
核心设备——部分测试设备
多维科技共计已购置研发和生产设备100+台/套，这些设备大部分已安装调试完成并 投入使用，基于这些核心设备，多维科技建成了我国第一个TMR磁传感器量产平台
开关传感器 通用传感器 线性传感器 角度传感器 齿轮传感器
SON LGA 6×4 LGA 3x3 SOT143-4 TO-92
磁图像识别 传感器
18通道磁头
6通道磁头 单通道磁头
18通道
6通道
单通道
点钞机、验钞机 清分设备 自动取款机（ATM） 各类自动售货机读钞、验钞模组 磁卡读头
7500 7000
输 出 失 调 电 压 ︵
mV) 输 入 输 出 阻 抗 ︵ / Ω) mV)
工作温度（℃）
6500
6000 5500 5000 4500 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160
工作温度（℃）
4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 -1.00 -2.00 -3.00 -4.00 -80 -60 -40 -20
欧洲
美洲
中国
日本
加拿大
美国
亚太地区 拉丁美洲
企业概况
国际领先、国内唯一的隧道磁电阻传感器（TMR）量产供应商
拥有超过160项TMR传感器的发明和应用专利
拥有世界先进的TMR传感器量产晶圆产线 2012年成功量产多款TMR传感器产品 2010年在张家港成立，注册资金2.7亿元 项目已投资5亿元，计划新增投资5亿元
液位传感器
TMR 液位传感器 干簧管
产品类别 性能参数 尺寸
TMR 开关传感器 小
AMR 开关传感器 小
霍尔 开关传感器 小
干簧管 大
韦根传感器 大
灵敏度
功耗 频响 输出信号 安装空间 可靠性
高
<5uA 高 方波 小 无使用限制
高
1~5mA 高 方波 小 无使用限制
中
5~20mA 低 方波 小 无使用限制
图片
wafer 2
知识产权 授权服务
在全球范围内提交了160+项专利申请，其中80+项已
经获批，在我们不断推进传感器技术和扩大市场影响力
的同时，这些数字还将持续增长
……
产品
产品类别
SOP8 DFN
封装形式
LGA 6×3 SSIP4 SOT23
典型应用
流量计(包括水表、电表、气表、热量表） 接近开关 电流传感器 位置传感器 速度传感器 电位计 旋转编码器 ……
高压蒸煮
知识产权
截止至2014年8月20日 已申请专利共计152项，其中发明75项，实用新型77项； 已授权专利共计79项，其中发明23项，实用新型56项； 进入国际申请PCT阶段的发明共计40项
产品类别
服务 服务类别
Die 晶圆定制及 代工服务 为 TMR / GMR / AMR 传感器提供晶圆代工服务 服务内容包括薄膜淀积、器件加工、封装与测试 wafer 1
磁传感器产业发展现状及问题
磁传感器应用领域
磁传感器的应用可以覆盖工业的每一个角落，市场总量上千亿
能源领域
生物医疗
工业控制
精密测量
仪器仪表
导航设备
地磁场
汽车领域
电子罗盘，导航仪…… 存储设备
电 流
TMR磁传感器
电流传感器，电压传感器，电量传感器，温度传感器，……
磁位置
消费电子
磁性编码器，速度传感器，磁开关，磁栅尺， 金融磁头……
(<3%)
芯片尺寸 (mm) 1×1 1×1 2×2 0.5×0.5 灵敏度 (mV/V/Oe) ~0.05 ~1 ~5 ~100
(<20%)
动态范围 (Oe) 1～1000 0.001～10 0.1～30 0.001～500
(~250%)
分辨率 ( /(Hz)1/2) ＞1 mT 1～10 nT 1～10 nT 0.1～10 nT 温度特性 (℃) < 150 < 150 < 150 ≤ 200
地球磁场
(iPhone - Compass Application) (iPhone mainboard - back)
非接触式开关
基于TMR开关传感器的非接触特性，没有普通开关的机械磨损、接触失效等问题， 用户可以实现非常耐用、可靠和长寿的开/关状态检测功能
工业自动化
机械式热量表
主要产品： MMS1X1H，MMS2X1H 应用要求：
无损探伤（弱磁检测）
主要产品：TMR703 ，TMR705，TMR901， TMR903 性能优势： 高灵敏度/超高灵敏度 高信噪比 低功耗，低磁滞 温度性能稳定，高可靠性
表面缺陷
内部缺陷 漏磁缺陷
钢丝绳无损探伤
LF sensors, i.e. Local Fault or Local Flow sensors; LMA sensors, i.e. Loss of Metallic cross-sectional Area.
传感器噪声比较
Hall Effect
Hall Effect
Vervaeke, Simoen, Borghs, Moshchalkov, Rev. Sci Instrum. 80, 074701 (2009)
AMR, GMR, TMR
AMR, GMR, TMR
MDT TMR Data & Stutzke, Russek, Pappas, Tondra JAP 97, 10Q107 (2005)
通讯电子
航空航天
数码产品
生物芯片
安防监控
电源产品
工业测量
TMR技术
TMR：最新一代的磁传感器技术
磁传感器技术发展趋势
Hall — 霍尔效应 AMR — 各向异性磁电阻 GMR — 巨磁电阻 TMR — 隧道磁电阻
(<1%)
性能指标 技术 霍尔效应 AMR GMR TMR 功耗 (mA) 5~20 1~10 1~10 0.001~0.01
电子水表
主要产品： MMS1X1H，MMS2X1H 应用要求：
直接检测叶轮转速
高频响，低功耗，温度稳定性高
性能优势：
高频响特性，保证计量准确，不丢失数据； 紧凑的开关点分布，保证输出方波的占空比稳定，可提高计量精度；
较高的灵敏度（1.7mT），保证长时间的计量可靠性；
