磁性传感器的应用及沐鸣2品牌市场的发展分析

近几年来物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，是新一代信息技术的重要组成部分，引起政府与商界的同时关注。这是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。传感技术是物联网的基础技术之一，没有智能传感器就谈不上物联网。所以，物联网在国际上又称为传感网。我国传感器产品仅有10大类、42小类、6000多个品种，品种繁多的磁性传感器只是其中一大类，它具有非接触测量、高可靠、坚固耐用、测量灵敏度高等基本特点。众所周知，磁场能够穿透许多非金属物质材料，因此无须直接接触目标物体就可触发交换过程。通过使用磁性导体(比如铁)，磁场即可被传导到较远的距离，于是，信号就能从温度较高的区域传送出去。因此，人们把磁场、电流、应力应变、温度、光等引起敏感元件磁性能的变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件叫做磁性传感器。它是现代各种测量弱磁场仪器中的核心部件，从这个意义上说，磁性传感器技术实际上就是一种弱磁场技术。由磁性传感器为核心的数十种测量弱磁场的仪器，在国民经济、科学技术、军事医学等领域里发挥着极其重要的作用。它们不但用于检测磁场的大小和方向，而且还和永磁体等组合，用于位置、速度、角度、温度、电流等各种非磁学量的非接触检测，在工农业生产、管理、办公自动化中

 

担负着日益重要的检测和控制功能的作用；在资源开发、能源节能、环保、医疗卫生等领域里也发挥着极其重要的作用。

 

1）磁性传感器的发展历程及现状

 

磁性传感器是以利用磁铁的指向性作指南针航海为开端的。其后，为感知磁场和磁通的变化，相继开发出探测线圈、磁通门磁强计、半导体霍尔元件和磁电阻元件、铁磁薄膜各向异性磁电阻（AMR）元器件、使用块状铁氧体磁芯的应力传感器、以热敏铁氧体为磁芯的温度传感器、利用亚铁磁石榴石磁光效应的光纤电流传感器、高灵敏度超导量子干涉器件（SQUID）、巨磁阻传感器和巨磁阻抗传感器及磁流体传感器等等，种类之多不甚枚举。

 

上世纪70～80 年代是磁性传感器的发展高潮期；90 年代是这些磁性传感器的成熟和完善期；本世纪初至今，是新型磁性传感器的研究开发期。目前市场上所用的磁性传感器主要还是基于电磁感应原理、霍尔效应及磁电阻效应等。基于磁电阻效应的传感器由于其高灵敏度、小体积和低功耗，易集成等特点而正在取代传统的磁性传感器。

 

①集成电路技术

 

将硅集成电路技术用于磁性传感器,始于1967年。Honeywell Mi2croswitch 分部的科技人员将硅霍尔片和它的讯号处理电路集成到一个单芯片上,制成了开关电路,首开了单片集成磁性传感器之先河。现在,已经有了磁敏电阻电路、巨磁阻电路等许多种功能性的集成磁性传感器。

 

② InSb 薄膜技术

 

 InSb 薄膜技术的开发成功使InSb 霍尔元件产量大增,成本大幅度下降。最先运用这种技术获得成功的日本旭化成电子公司,可年产5 亿只以上。

 

③ 强磁性合金薄膜

 

1975 年面市的强磁合金薄膜磁敏电阻器利用的是强磁合金薄膜中的磁敏电阻各向异性效应。在与薄膜表面平行的磁场作用下,以坡莫合金为代表的强磁性合金薄膜的电阻率呈现出2%～5%的变化。利用这种效应已制成三端、四端磁阻器件。四端磁阻器件已大量用于磁编码器中,用来检测和控制电机的转速。此外,还作成了磁阻磁强计、磁阻读头以及二维、三维磁阻器件等。它们可检测10- 10～10 - 2 T 的弱磁场,灵敏度高、温度稳定性好, 已成为弱磁场传感和检测的重要器件。

 

④巨磁电阻多层膜

 

由不同金属、不同层数和层间材料的不同组合,可以制成不同的机制的巨磁电阻(giant magneto -

 

resistance) 磁性传感器。它们呈现出的随磁场而变化的电阻率,比单层的各向异性磁敏电阻器的要高出几倍,用来制作高密度记录磁盘读出头。

 

⑤非晶合金材料

 

用非晶合金材料生产出了双芯多谐振荡桥磁性传感器、非晶力矩传感器、压力传感器、热磁传感器、非晶大巴克豪森效应磁传感器等。巨磁感应效应(giant magneto inductive effect) 和巨磁阻抗效应(giant magneto - impedance effect) 比巨磁电阻的响应灵敏度高一个量级,成为高密度磁盘读头的有力竞争者。利用非晶合金的高导磁率特性和可做成细丝的机械特性，将它们用于磁通门和威根德等器件中,取代坡莫合金芯，使器件性能得到大大的改善。

 

⑥Ⅲ- Ⅴ族半导体异质结构材料

 

在InP 衬底上用分子束外延技术生长In0. 52Al0. 48As/In0. 8Ga0. 2As ,形成假晶结构,产生二维电子气层,其层厚是分子级的,这种材料的能带结构发生改变。用这种材料来制作霍尔元件,其灵敏度高于市售的InSb 和GaAs 元件,在296 K时为22. 5 V/ T ，加工沐鸣2注册灵敏度的温度系数也有大的改善，用恒定电流驱动时，为-0. 0084 [%]/ K。用这种材料,除可制造霍尔器件外，还可用以制造磁敏场效应管、磁敏电阻器等。

 

⑦磁流体

 

磁流体传感器（magnetic fluid sensor,MFS）是磁流体应用的一个非常重要方面。1983年，美国著名ATA应用技术公司就开发出高精度的基于磁流体动力学原理（magneto hy2drodynamics,MHD）的磁流体传感器,广泛用于大型机器模态分析、航空器风洞试验中各种振动检测。以后十多年，美国、德国、日本、罗马尼亚等国学者在新型磁流体传感器都做了大量工作，相关专利成果不断涌现,广泛用于航空航天和国防军事领域,解决各种特殊、复杂、高精度、条件恶劣下的测试问题。

 

⑧MEMS技术

 

采用MEMS技术制作的新型MEMS磁性传感器广泛用于移动消费类电子产品（如手机）与汽车电子、工业应用等高端传感器件。目前市场容量超过10亿美元。采用MEMS技术和CMOS大规模标准集成电路工艺，制备出的体积小、重量轻、低成本、可批量生产的新型磁传感器，可以和IC实现系统集成，并能扩展集成其它MEMS传感器。

 

随着CMOS技术和MEMS技术的发展，微电子机械系统（MEMS）制造技术为磁性传感器的小型化、微型化奠定了可靠的基础。它实现了直接将磁性传感器件与CMOS电路集成到同一封装体中，降低了器件成本，同时具有非接触测量、高可靠、坚固耐用、测量灵敏度高等特点，能够完成许多常规尺寸磁性传感器不能完成任务，是磁性传感器件发展必然趋势。

 

⑨灵敏度(分辨率)达0.1nT磁性传感器

 

日本爱知制钢在“人与车科技展2011”(2011年5月18～20日)上展出了该公司的磁性传感器产品群。其中，灵敏度较高的是“灵敏度(分辨率)达0.1nT”的磁性传感器。这种磁性传感器采用了MI元件，因此灵敏度较高。提高灵敏度的目的在于取代生物磁性测量用超导量子干扰元件(SQUID)。如果能将价格较高的SQUID替换成廉价的MI元件，价格方面带来的冲击力将很大。

    此外，爱知制钢还展出了将3轴加速度传感器和3轴磁传感器封装在一起的“AMI603”和3轴磁传感器“AMI306”等产品。AMI603是2011年4月刚发布的新产品。AMI603的特点是外形尺寸小、方位检测精度高、测量时间短等。外形尺寸仅3.0mm×3.0mm×1.1mm。方位精度的误差在3度以下，与误差在10度以下的原产品相比，精度获得提高。测量时间为0.6ms。由于能够快速测量，因此可像陀螺仪传感器那样测量旋转速度。消耗电流为0.5mA。样品已于2011年4月开始销售。样品价格为每个3美元。

 

中国有1600多家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用，年产量达24亿只，市场规模超过900亿元，但是生产磁性传感器的上游企业仍是寥寥无几。

 

2）磁性传感器的应用

 

中国有1600多家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用，年产量达24亿只，市场规模超过900

 

亿元，但是生产磁性传感器的上游企业仍是寥寥无几。

 

在工业应用领域，最流行的磁性传感器类型是电流传感器，包括分流电阻器、霍尔效应集成电路、电流感应变压器、开环与闭环霍尔器件以及磁通门传感器。

 

①电机

 

低电压交流与直流电机、三相感应电机、步进电机和伺服电机、单相电机和紧凑型电机驱动器等各类电机消耗的电力估计占到45%，如果能提高电机的效率，就可能节省大量能源。在无刷电动机中，用磁性传感器来作转子磁极位置传感和定子电枢电流换向器，许多磁性传感器，霍尔器件、威根德器件、磁阻器件等都可以使用，但当前大量使用的，主要还是霍尔器件。另外磁性传感器还可以对电机进行过载保护及转矩检测；交流变频器用于电机调速，节能效果极好。由于磁编码器的使用显示出越来越多的优点，因此正在逐渐取代光编码器来对电机的转速进行检测和控制；例如，在电动车窗之中，传感器可以确定轴转动了多少圈，以控制车窗升降器的行程。传感器也可以探测到人手造成的异常负载情况，提供所谓的“防夹”功能，在碰到物体的时候，电机可以反转。用于直流电机换向和探测电流的电动助力转向传感器也是一个快速增长的应用，用于代替电动液压型系统。促使人们提高电机效率的一个重要因素是能耗，节省每一滴燃料都很关键，生成的每克二氧化碳尾气都需考虑在内。这方面的趋势是皮带驱动的电机电气化，并代之以无刷直流电机。这些效率更高的电机允许按需操作主要的动力传动部件水冷泵、油泵以及其它辅助泵，并且可以降低总体能量需求。

 

② 电力电子技术

 

电力电子表技术是电力技术和电子技术的结合，可实现交直流电流的相互变换，并可在所需的范围内实现电流、电压和频率的自由调节。采用这些技术和产品，可做成各种特殊电源（如UPS、高频电源、开关电源、弧焊机逆变电源等）和交流变频器等产品。这些变频装置的核心，是大功率半导体器件。以磁性传感器为基础的各种电流传感器被用来监测控制和保护这些大功率器件。霍尔电流传感器响应速度快，且依靠磁场和被控电路耦合，不接入主电路，因而功耗低，抗过载能力强，线性好，可靠性高，既可作为大功率器件的过流保护驱动器，又可作为反馈器件，成为自控环路的一个控制环节。使用变频技术可以大量节能，目前国外使用的电能95%是经过变换来的，国内变频技术虽已受到高度重视，但仅有5%的电能经过这种变换，可见具其后续改造空间之大，将需求大量的电流传感器，这将是磁性传感器的又一巨大的产业性应用领域。

 

③能源管理

 

电网的自动检测系统需采集大量的数据，经计算机处理之后，对电网的运行状况实施监控，并进行负载的分配调节和安全保护。自动监控系统的各个控制环节，都可用以磁性传感器为基础的电流传感器、互感器等来实现。霍尔电流传感器早已在电网系统中得到应用。用霍尔器件作成的电度表也已从研制转向实用化，它们可自动计费并可显示功率因数，以便随时进行调整，保证高效用电。

 

④磁信息记录装置

 

磁信息记录装置除磁带、磁盘等之外，还有磁卡、磁墨水记录帐册、钞票的磁记录等，对磁信息存储和读出传感器有巨大需求。目前，感应磁头，薄膜磁阻磁头，非晶磁头等都获得了大量的使用。随着记录

 

密度的提高，例如高到100G字节，需要更高灵敏度和空间分辨力的磁头。以多层金属薄膜为基础的巨磁

 

阻磁头、用非晶合金丝制作的非晶合金磁头、巨磁阻抗磁头等正展开激烈的竞争。

 

⑤交通控制

 

交通事故和交通堵塞是城市中和城市间交通存在的一个大问题。目前，国内外都在加强行车支持道路系统（AHS）、智能运输系统（ITS）和道路交通信息系统（VICS）等的开发与建设。在这些新系统中，高灵敏度、高速响应微型磁传感器大有用武之地。例如，用分辨率可达1nT的GMI和SI传感器，可构成ITS感器（作高速路上的道路标志，测车轮角度，货车近接距离），汽车通过记录仪（测通行方向、速度、车身长度、车种识别）、停车场成批车辆传感器、加速度传感器（测车辆通过时路桥的振动等）等。在智能交通系统，如果你在公路上放置一个磁性传感器，任何一辆车在公路上开的时候，车走过的轨迹就能记录下来，从而可以控制高速公路的车流。

 

去年动车出事以后，国家交通部为防止类似事故的发生，设计了许多方案，其中一个很简单方案，就是在动车沿线每隔两公里铺一个磁性传感器，这是一个单独系统，所以当动车没电的时候信号就可以自动传到调度中心。

 

几个世纪以来，人们在导航中一直在使用磁罗盘。电子磁罗盘（数字罗盘，电子指南针，数字指南针）是测量方位角（航向角）比较经济的一种电子仪器。地球本身是一个大磁铁，地球表面的磁场大约为0.5Oe，地磁场平行地球表面并始终指向北方，利用GMR薄膜做成能够探测磁场X和Y方向分量的集成GMR传感器，可作为罗盘并应用在各种交通工具上作为导航装置。美国的NVE公司已经把GMR传感器用在车辆的交通控制系统上。例如，放置在高速公路边的GMR传感器可以计算和区别通过传感器的车辆，如果同时分开放置两个GMR传感器，还可以探测出通过车辆的速度和车辆的长度，当然GMR也可用在公路的收费亭，从而实现收费的自动控制。

 

⑥在汽车中的应用无处不在

 

磁性传感器在汽车工业中的应用尤其普遍，例如包括汽车安全、汽车舒适性、汽车节能降耗等。单是在汽车车身应用领域，一辆车使用的磁性传感器与开关平均数量，就将从2008年的6.7颗，成长至2013年的9.4颗。据介绍，汽车领域占据了磁传感应用市场大约70%以上的份额。它在汽车中主要被用于车速、倾角、角度、距离、接近、位置等参数检测以及导航、定位等方面的应用，比如车速测量、踏板位置、变速箱位置、电机旋转、助力扭矩测量、曲轴位置、倾角测量、电子导航、防抱死检测、泊车定位、安全气囊与太阳能板中的缺陷检测、座椅位置记忆、改善导航系统的航向分辨率。在节能降耗中，尤其是在制造商目前面临减少点滴碳排放或其它污染物压力的时候，这方面的一个重点领域是马达，马达正在从存在摩擦力的“一刻不停”的滑轮系统向电子马达转变，后者可以按需控制。与此同时，电子马达向效率更高和更加可靠的有刷DC马达转变，而磁性传感器的应用能够让马达控制或换向更加精确。此外，汽车防抱死刹车系统（ABS）中的基本轮转速感测、转向系统中的扭矩感测、电子线控节气门系统和电池监测、智能电扇等都有着磁性传感器的身影。在混合动力电动汽车中，磁性传感器用于监控辅助电机逆变器。逆变器用于把电池直流电转换成电机的交流电。这种转换需要使用三个电流传感器，电机的每个相位都需要一个。高级汽车需要使用霍尔IC和AMR传感器。中低档轿车中有10多种电机，如风扇冷却、交流发电机以及风挡雨刷；豪华轿车拥有将近100个电机，其中包括用于空调送风机、电子转向与油门控制的传感器，用于

 

自动化与新型双离合系统的传动传感器，以及用于座位位置调整、天窗、转速表、前灯位置调整、靠枕的

 

传感器，甚至用于根据空气质量信息来控制进气风门。

 

⑦在医疗领域应用中发挥关键作用

 

随着人口老龄化趋势的日渐明显，用以辅助健康和监护的医疗技术变得愈发重要。医疗传感器的应用和推广大大降低了人工成本和错误的产生，同时也提高了自动化程度和精确度，这一切使得持续的监控和治疗成为可能。磁性传感器在医疗领域中的应用，尽管规模要小于工业领域，但却能够在各种场合以各种方式辅助病人护理和监控：救护车，医院和家庭护理等。无论是在手术过程中，重症监护室，医院复健护理，还是在家庭护理方面，都提供了有效的方式以控制运动、气流、探测血压以及用药等挽救生命或者提高生命质量。它主要用于使用换向传感器的医疗设备之中用于电机控制，比如呼吸机、输液、胰岛素和肾脏透析机等方面的应用；电磁编码器霍尔传感器用于注射泵中检测流速以确定注射器是否为空和注射器是否堵塞的（应用于监测血液再造系统、自动血样分析系统）。德国卡塞尔大学科学家研制的一种带磁场的微型传感器通过遥控牵引磁化纳米生物分子，可将血液中极少量的特定蛋白质分子检测出来，从而通过正常的血液分析取代脊髓液检查。磁性传感器在医疗领域应用的另一个例子是用于准备样本的简单离心机，它用来帮助控制小型电机，使其变得更加安静和可靠。在助听器领域，巨磁阻传感器IC(GMR)与霍尔及簧片开关竞争。

 

⑧在无线－消费领域市场诱人

 

随着消费电子在全球的风靡，磁性传感器在消费电子中的应用表现也十分强劲，丝毫不逊色。例如手机、笔记本电脑、电子玩具、电子罗盘等中都有着非常广泛的应用。MEMS传感器与磁传感器在应用中互相促进，这对于推动磁性传感器在消费电子市场的逐步增长起着一定贡献。虽然磁阻传感器发展历程已经很漫长，技术相对成熟，但仅作为电子罗盘的单独应用，在以前并不被人们很看好，而现在它与MEMS的结合，会在导航市场成为一个亮点。由于MEMS和磁阻传感器在功能上可以互相补充，它们的结合使导航产品更加精准。如果把陀螺仪、加速度和磁传感器三种传感器集成在一起，三者在功能上互相辅助，则构成了功能更强大的惯性导航产品。

 

在多轴测量电子罗盘中，磁性传感器担当着重要部件的角色。而目前具备GPS系统的手机与平板电脑都会采取多轴测量电子罗盘做为标配，这也让磁性传感器在无形之中搭上了消费电子的快车。目前磁性传感器在消费电子中的应用，还让游戏控制器、笔记本、数码相机等具有了地理标签功能。

 

⑨在航空、航天、卫星通信及军事工业大显身手

 

高灵敏度和低磁场的传感器可以用在航空、航天及卫星通信技术上。大家知道，在军事工业中随着吸

 

波技术的发展，军事物件可以通过覆盖一层吸波材料而隐蔽，但是它们无论如何都会产生磁场，因此通过GMR磁场传感器可以把隐蔽的物体找出来。GMR磁场传感器可以应用在卫星上，用来探测地球表面上的物体和底下的矿藏分布。电子罗盘在武器/导弹导航( 航位推测 )，航海和航空的高性能导航设备中功不可没。如果在水雷或地雷上安装磁性传感器，由于坦克或者军舰都是钢铁制造的，在它们接近（无须接触目标）时，传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸，提高了杀伤力。美国海军于20世纪80年代初开始研制Terfenol-D水下声纳，由永磁体产生偏磁场，螺线管产生交流磁场，随着磁场的变化环就膨胀收缩将声波发射出去，利用水声传播特性对水中目标进行传感探测，用于搜索、测定、识别和跟踪潜艇

 

和其他水中目标，进行水声对抗，水下战术通信、导航和武器制导、保障舰艇、反潜飞机的战术机动和水

 

中武器的使用等。

 

⑩在环境监测中的应用前景广阔

 

环境保护的前提是对各个环境参数（温度、气压、大气成份、噪声.......）的监测，这里需要使用多种大量的传感器。采用强磁致伸缩非晶磁弹微型磁传感器和感应式磁传感器，可以同时测量真空或密闭空间的温度和气压，而且不用接插件，可以遥测和远距离访问。在食品包装、环境科学实验等方面，应用前景也很广阔。

 

3) 磁性传感器的发展趋势

 

㈠磁性传感器的发展方向

 

①高灵敏度

 

被检测信号的强度越来越弱，这就需要磁性传感器灵敏度得到极大地提高。应用方面包括电流传感器、角度传感器、齿轮传感器、太空环境测量。

    ②温度稳定性

 

更多的应用领域要求磁性传感器的工作环境越来越严酷，这就要求磁性传感器必须具有很好的温度稳定性，应用领域主要是汽车电子行业。

    ③抗干扰性

 

传感器及仪器仪表在现场运行所受到的干扰多种多样，例如： 静电感应、 电磁感应、漏电流感应、射频干扰等，这就要求磁性传感器本身具有很好的抗干扰性。应用领域主要是汽车电子、水表等等。

    ④小型化、集成化、智能化

 

集成化包括两种定义，一是同一功能的多元件并列化，即将同一类型的单个传感元件用集成工艺在同一平面上排列起来，排成1维的为线性传感器。集成化的另一个定义是多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度补偿等环节一体化，组装成一个器件。

 

多功能化也是其发展方向之一。多功能化不仅可以降低生产成本，沐鸣2开户减小体积，而且可以有效的提高传感器的稳定性、可靠性等性能指标。传感器与微处理机相结合，使之不仅具有检测功能，还具有信息处理、逻辑判断、自诊断、以及思维等人工智能，就称之为传感器的智能化。这类传感器具有多能、高性能、体积小、适宜大批量生产和使用方便等优点，可以肯定地说，是磁性传感器重要的方向之一。

 

要想做到小型化、集成化、智能化，这就需要芯片级的集成，模块级集成，产品级集成。已实现集成

 

化的磁传感器很多，如感应微位移传感器、磁通门磁强计、核磁共振磁强计、电子自旋共振电流传感器等。

 

⑤高频特性

 

随着应用领域的扩大，要求磁性传感器的工作频率越来越高，应用领域主要是水表、汽车电子行业、信息记录行业。

    ⑥低功耗

 

很多领域要求磁性传感器本身的功耗极低，得以延长磁性传感器的使用寿命。应用领域主要是植入身体内磁性生物芯片，指南针等。

 

㈡新型磁性传感器的技术发展趋势

 

传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展，新型传感器正朝着微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的特点发展。新型传感器的发展还有赖于新型材料、新机理、纳米技术等。

 

市售的主要磁性传感器芯片应用的是Hall、AMR和GMR技术，而由于TMR磁传感器芯片拥有的小型化、低成本、低功耗、高度集成、高响应频率和高灵敏度特性，使其将会成为未来竞争的制高点。

 

目前主流的磁性传感器仍然是半导体霍尔器件，但其本身存在的灵敏度低，容易受应力和温度影响，以及响应频率低，功耗大的特点，使其主导地位正不断的受到磁阻传感器的冲击。

 

新型磁性传感器大致应包括：采用新原理、填补空白、仿生等诸方面和集成化、多功能化、智能化等。

 

①采用标准CMOS大规模制造工艺制备磁数模混合信号处理电路，从而有效降低生产成本。

 

②优化芯片设计，有效降低芯片功耗和芯片尺寸，使MEMS磁性传感器的降低工作电流20%，使其适用于各类低功耗要求的手持式设备。

 

③开发设计与MEMS磁性传感器相匹配的嵌入软件，采用软件自动校准传感器，同时可以动态地补偿磁干扰引起的误差，能够更有效为用户提供精确与便捷的应用解决方案。

 

④开发出新型校准算法，实现自动校准传感器，动态补偿磁干扰引起的误差。

 

⑤实现磁性传感器和加速度计的在同一封装内系统集成。

 

⑥开发设计出两种传感器集成系统的智能算法，提供系统模块应用软件。

 

目前，仅有PNI、HoneyWell、Aichi等跨国大公司能够生产新型MEMS磁性传感器，国外薄膜磁电阻传感器（AMR / Spin-Valve / TMR）技术已经成熟并已开始大规模量产。TMR磁阻传感器目前主要应用在硬盘磁头和磁性内存领域(TMR磁传感器芯片的研发和生产依赖于纳米薄膜及纳米级电子元器件的生产设备、生产工艺与技术以及芯片的设计等多个环节)。TMR技术主要由国外的硬盘制造企业掌握，而磁性传感器制造企业普遍缺乏TMR芯片制备技术、人才和生产经验。在全世界范围内，也只有美国的两家公司NVE和Micro Magnetics能够小批量生产TMR磁传感器芯片，而国内受设备和人才的限制，在这一技术领域还是空白，还没有一家厂家能生产出上述类似的磁性传感器。国外公司在磁性传感器方面已申请多项专利，形成对我国磁性传感器发展的专利壁垒。

 

4）磁性传感器的发展前景

 

传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提

 

出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。传感器技术为发展现代化提供了坚强的后盾。

 

    物联网应用已从政府政策扶持进入市场导入期，物联网应用已在全球各地试点或小规模部署，行业内

 

或局部的闭环应用已经开始;随着技术和标准的成熟，以及硬件成本的降低，以点带面的应用局面将出现。传感器是物联网信息采集基础，受益深：传感器是物联网基础，处于产业链上游，在物联网发展之初受益较深;同时传感器又处在物联网金字塔的塔座，将是整个物联网产业中需求量最大和最基础的环节。

 

传感器已成我国物联网发展瓶颈，国产化要求迫切，我国传感器行业发展落后，国内传感器需求，尤其是高端需求严重依赖进口，国产化缺口巨大，目前传感器进口占比80%，传感器芯片进口占比达90%。传感器行业将实现由点及面的高增长，物联网产业已进入市场导入期，当然，传感器行业也将迎来黄金发展期。中国电子信息产业发展研究院预测，未来五年国内传感器市场年复合增长31%。汽车、物流、煤矿安监、安防、RFID标签卡领域的传感器市场增长较快，汽车传感器市场潜在规模达57亿只，是目前的14倍以上;物流传感器市场潜在规模达100多亿，是目前的十几倍;煤矿安检传感器市场潜在规模达数百亿元;安防传感器市场的规模增速将和安防行业的产值增速同步，“十二五”规划我国安防行业产值年均增长20%;RFID标签卡进入市场开拓期，未来5年年均增长21%左右。

 

磁性传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，那么，无论是信号转换、信息处理，或者数据的显示与控制，都将成为一句空话。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有自动检测和控制系统。近代电子技术和电子计算机为信息的转换与处理提供了极其完善的手段，近代检测与控制系统正经历着重大的变革，需要各种传感器去检测大量原始数据并提供信息，由此可见，磁性传感器巨大的作用。

 

在新兴产业复杂的应用系统中，要求磁性传感器体积小、重量轻、功能强、接口方便等等，给磁性传感器提出了许多极高的要求。要完全达到这些要求，磁传感器的微型化、集成化、系统化和智能化就不可避免。正在实现集成化的磁传感器很多，如感应微位移传感器、磁通门磁强计、核磁共振磁强计、电子自旋共振电流传感器等等。和霍尔集成电路的以及AMR集成电路不同的是这些磁传感器要集成一个个微系统，其中有线圈、磁芯、磁共振样品等等，需要空间结构。还有接口和讯号处理电路，包括激励线圈的电源、产生巨磁阻抗或磁共振所需的高频振荡源、取出讯号后的放大、解调或整形电路等等，组成非常复杂。人们调动了各种技术手段，包括半导体单片集成技术、混合集成技术、表面贴装、微机械加工、电子电路、薄膜的生成和处理等等，制成了一个个性能优异的微磁传感器系统。虽然现在还没有一种磁传感器具备智能传感器的全面功能，但许多磁性传感器都在向智能化的方向前进着。 

 

据IHS iSuppli公司的磁性传感器专题报告，由于能够改善汽车安全性、便利性和燃油效率，硅磁传感器在汽车电机中的应用将快速增长， 2011年磁性传感器集成电路（IC）的全球营业收入从2010年的12亿美元增长到15亿美元。该市场的销售额将在2012年增长近40%。2012年汽车电机领域的磁传感器销售额将达到1.603亿美元，比2011年的1.16亿美元劲增38.2%，延续最近三年的稳健增长势头。尽管2012年以后销售额增长速度将会放缓到一位数，2010-2015年的复合年度增长率仍将达到16%。到2015年，汽车电机领域的磁传感器销售额将上升到1.936亿美元。IHS iSuppli分析师RichardDixon表示，磁性传感器是目前市场上最普遍的一种传感器,其应用GPS涵盖从工业用马达到低价消费性电子产品；而搭载GPS功能的手机也将加速三轴磁力计芯片市场的成长。该应用再加上手机中的其他传感器与开关，将使磁力计芯片在整个磁性传感器市场中占据的比例，由2008年的10%，成长至2013年的33%。磁性传感器进入了

 

加速发展的时代，到了2010年基于硅的磁传感器有了快速的增长，覆盖了各个领域，特别是在汽车和消

 

费市场领域。

 

世界范围内，磁传感器芯片及其次级产品的年产值超过千亿人民币，并以8%的年增长速度持续增长。汽车电子领域中的速度和位置传感器的市场高达300亿人民币，中国的市场仅为20亿人民币左右，但是其年增长率达20%以上；磁性编码器作为数控机床的关键部件，对我国装备制造业的振兴起着关键性的作用，其市场高达150亿人民币，每年以20%～30%的速度增长；电流传感器作为电动汽车和智能电网发展和升级中的关键器件，其市场高达100亿人民币。

 

磁性传感器在能源、汽车电子、生物医疗、机械与工业控制、航空航天等领域有着广泛的应用前景和

 

巨大的市场。太阳能装置和风轮机等可再生能源系统一直是磁性传感器的主要增长点。我们国家和地方政府一直大力支持和鼓励磁性材料和磁性传感器相关产业的发展，并在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《国家863计划》、《国家973计划》等都有明确地指出。磁性传感器是建立物联网技术平台的重要元件，它的发展面临着重大机遇。

 

综上所述，种类繁多、性能各异的磁性传感器是传感器的重要门类，现代传感器产业的一个主要分支。磁性传感器的应用十分广泛，已在国民经济、国防建设、科学技术、医疗卫生、交通运输等各个领域等领域和在传统产业应用和改造、资源探查及综合利用、环境保护、生物工程、交通智能化管制等各个方面，发挥着愈来愈重要的作用。向微型化、集成化、系统化、智能化方向迈进的新型磁性传感器具有更加广阔的市场与发展前景。