『第十九屆“微言大義”研討會：磁傳感技術及應用』成功舉辦

2016年9月12日，『第十九屆“微言大義”研討會：磁傳感技術及應用』在上海跨國采購會展中心3M3會議室隆重舉辦，本次會議由麥姆斯咨詢、中船重工第七一〇研究所、上海市物聯(lián)網行業(yè)協(xié)會智能傳感器專委會主辦，并得到上?？萍紩褂邢薰?、中國傳感器與物聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟、上海傳感信息科技有限公司等單位的支持。一場展現(xiàn)磁性魅力的活動，吸引了120多位磁傳感器領域的企業(yè)同仁，高校和科研機構的研究人員參與。八位嘉賓圍繞各類磁傳感技術、應用和市場發(fā)展等展開深入講解，現(xiàn)場氣氛十分熱烈，嘉賓和參會者頻頻點贊。毫無疑問，“微言大義”研討會已成為國內MEMS領域最有影響力的品牌會議。

人氣爆滿的“微言大義”會場

一、磁傳感器芯片產業(yè)化現(xiàn)狀及應用介紹

演講嘉賓：中船重工第七一〇研究所 磁傳感器芯片事業(yè)部總經理 吳建得

吳建得先生介紹中船重工第七一〇研究所基本情況

吳建得先生首先介紹了中船重工第七一○研究所及東方微磁公司成立背景。七一○研究所始建于1958年，所總部位于湖北宜昌，在上海、三亞、武漢等地設有分部，是我國水中兵器、海洋工程、磁學專業(yè)骨干研究所，863、973項目研究單位，擁有國防弱磁一級計量站、院士專家工作站、1個博士后科研工作站、下設10個研究室、2個裝備生產部、2個試制工廠和15家控股公司。為發(fā)展新產業(yè)、新技術，七一〇所投資成立了東方微磁公司，專門從事磁傳感器芯片產業(yè)化工作。截至目前，七一○所已投資近2億元，在湖北建有一條MEMS傳感器芯片生產線，以此為依托，從事基于AMR/GMR技術的磁傳感器芯片產業(yè)化工作。

東方微磁公司及磁電子高科技產業(yè)園

東方微磁公司目前的主要產品：（1）GMR磁傳感器芯片：由GMR磁敏材料構成惠斯通電橋，可對微弱磁場進行感應，輸出電壓信號。該產品可以檢測±0.3～±4mT的弱磁場。靈敏度為普通的霍爾傳感器IC的10倍數(shù)。（2）磁開關芯片：數(shù)字輸出磁性傳感器內部包含磁阻傳感器芯片和ASIC處理，集成封裝而成，磁開關芯片通過檢測永久磁鐵的磁感應強度可進行電平跳變。該芯片適用于開/關檢測或燈亮控制（音響/冰箱/保險柜/汽車/艙門）的，液位開關，氣缸行程位置控制、水表氣表里程表轉速表的計數(shù)等。（3）定制化磁芯片：GMR磁傳感器芯片、磁耦合器芯片/小電流傳感器芯片、磁編碼器芯片等。

除了介紹上述典型產品，吳建得先生還詳細介紹了MEMS傳感器芯片6寸線的加工能力。該MEMS生產線經過多年的調試和運行，在2015年底工藝已全部打通，產品的成品率可以達到90%，目前對外開放代工業(yè)務。

最后，吳建得先生結合自身經歷，給出了產業(yè)化發(fā)展難題。位于湖北宜昌的七一○研究所相比位于長三角和北京等大城市的研究所，主要的問題就是人才的吸引和保留，其它難題還包括如何進行市場定位、產品策略制定、資金來源等。當然，吳建得先生針對上述問題，也提出了自己的產業(yè)化發(fā)展思路，值得業(yè)界同行互相學習、交流和進步。

吳建得先生的磁傳感器產業(yè)發(fā)展思路

二、論高性能磁傳感器在實際體驗中的重要性

演講嘉賓：PNI Sensor President & CEO Becky Oh

Becky Oh女士介紹PNI Sensor的基本情況

PNI Sensor是磁傳感技術和傳感器融合算法方面的領導者。PNI自有的“神奇算法”結合地磁場特性開發(fā)出一系列高性能的磁傳感器，專注于國防、科學和消費類等方面的應用。

Becky Oh女士為大家介紹了PNI Sensor磁感式磁傳感器的高性能表現(xiàn)，其不論在靈敏度、信噪比、功耗還是響應速度均較市場上常見的霍爾磁傳感器優(yōu)異很多?；魻柎艂鞲衅鞯撵`敏度為300nT，而PNI公司的產品卻高達13nT；霍爾磁傳感器的信噪比在500nT左右，而PNI公司的產品為15nT；霍爾三軸傳感器在8赫茲工作時的功耗為在280μA，而PNI公司的產品在同等工作條件下卻低至70μA。因此稱PNI Sensor產品為高性能磁傳感器毫不為過。

主流霍爾磁傳感器和PNI Sensor磁感式磁傳感器的性能對比

同時，Becky Oh女士還介紹了這款產品在運動捕捉、室內導航、智慧停車的應用實例和表現(xiàn)參數(shù)。（1）運動捕捉要求傳感器有更高的信號捕獲能力和更好的融合算法來彌補傳感器本身的不足之處。陀螺儀有角度偏移、飽和后對旋轉速率限制等問題，加速度計有噪聲和抖動問題，而磁傳感器有磁干擾問題。PNI公司融合卡爾曼（Kalman）濾波技術的高性能磁傳感器能有效解決上述問題，性能表現(xiàn)接近理想的理論值。（2）室內導航和行人跟蹤：Becky Oh用在一棟7層商場中在同樓層行走、從第2層到第6層行走的兩個跟蹤案例講解了PNI Sensor產品的實際表現(xiàn)。高分辨率的磁傳感器加入傳感融合算法后，避免了普通傳感器出現(xiàn)的180度導航誤差的問題。（3）智能停車：PNI Sensor的磁傳感器結合其多節(jié)點空間算法，總功耗為18μA。此技術能有效解決城市擁堵，是最有效的停車資源管理方案。

三、AMR技術及其應用

演講嘉賓：美新半導體 研發(fā)總監(jiān) 蔣樂躍

蔣樂躍先生介紹美新半導體概況

蔣樂躍先生主要講解內容有：（1）美新半導體公司情況介紹：美新半導體成立于1999年，總部位于美國馬薩諸塞州安多弗。2007年在納斯達克上市，成為全球第一家以MEMS技術上市的公司。美新半導體原創(chuàng)開發(fā)了基于標準CMOS流程的集成微機電系統(tǒng)和全球領先的制造工藝和測試技術，并成功研發(fā)出多種型號的加速度計、流量傳感器、地磁場傳感器以及多種基于MEMS傳感器的氣體流量儀表系統(tǒng)產品。（2）AMR技術：美新公司磁傳感器采用各向異性磁阻（AMR）原理，工藝上采用沉積一層坡莫合金的MRS磁條，并在MRS上沉積一層與MRS呈45度夾角的導電線圈（BBP），組成惠斯通電橋作為信號探測電路。美新半導體是國內首家擁有專業(yè)磁傳感器6英寸制造線的公司，已開發(fā)出小尺寸、低功耗、高性能的高度集成3軸地磁傳感器。（3）AMR磁阻傳感器的應用：電子指南針、電流傳感器、地磁車輛檢測、角度&距離檢測、其它磁場測量領域。

美新AMR磁傳感器產線工藝能力介紹

四、芯片電子產業(yè)東移與國內磁傳感器的發(fā)展機遇

演講嘉賓：矽?？萍?副總監(jiān) 鄒緊跟

鄒緊跟先生介紹磁傳感器的基本應用

鄒緊跟先生談到：汽車電子和消費電子仍是磁傳感器的主要兩大市場，市場份額占90%左右。而這兩部分的市場和生產都在往中國轉移，中國的企業(yè)面臨巨大的發(fā)展機遇。中國作為在磁傳感器領域最接地氣的國家，更接近市場，更接近需求，能更快地響應市場需求。目前全球前十大傳感器供應商大部分都采用IDM模式，因此矽睿采用虛擬IDM模式，持有部分8寸線自主生產設備和自有工藝開發(fā)，輕資產、低折舊，旨在擁有高性能和有價格競爭力的產品，在磁傳感器市場東移的過程中得到長期發(fā)展。

鄒緊跟先生介紹了矽睿科技的技術發(fā)展歷程：2013年第一款3x3 mm2的AMR地磁傳感器QMC5983問世，到2016年新一代AMR地磁傳感器QMC8983尺寸縮小到1.2x0.8mm2，從2015年起公司涉及類工業(yè)磁開關和角度傳感器等領域。客戶路線也由最初的小品牌IDH發(fā)展到大品牌客戶。矽睿近幾年發(fā)展較快，在2015年12月成功獲得融資，發(fā)展模式值得業(yè)內借鑒和探討。

矽睿科技的產品路線圖

五、移動裝置應用之新世代磁傳感芯片

演講嘉賓：愛盛科技 傳感器研發(fā)資深經理 袁輔德

袁輔德先生講解VR游戲對磁傳感器靈敏度和分辨率的要求

來自寶島臺灣的愛盛科技股份有限公司（iSentek Inc.）創(chuàng)立于2011年6月，為運動傳感器無晶圓廠半導體設計公司。主要核心技術為MEMS傳感器芯片設計與銷售，該公司也進行相關算法的開發(fā)及客戶應用的支持，以提供客戶完整和實時的運動傳感器解決方案。磁傳感器產品為AMR技術，采用委外代工模式。

袁輔德先生針對磁傳感器在傳統(tǒng)市場和新興市場上的應用差異進行了詳細講解。磁傳感器作為電子羅盤在傳統(tǒng)市場上主要應用在智能手機上，精確度的總誤差由磁傳感器本身誤差和手機系統(tǒng)誤差組成。由于智能手機本身磁干擾較大，因此會掩蓋磁傳感器的問題。但新興市場如無人機、虛擬現(xiàn)實（VR）等，對傳感器的精準度、反應速度、信噪比等要求均大大高于傳統(tǒng)的電子羅盤應用，差之毫厘的定位誤差就會導致無人機不能按指定線路飛行，用戶體驗大打折扣。

袁輔德先生提出了新一代磁傳感器的性能要求定義：1. 超低磁滯（0.01%）；2. 噪聲?。?0.01μT）；3. 靈敏度高（0.1μT）；4. 高帶寬（1kHz）；5. 抗干擾能力強。最后他提出：傳感器的發(fā)展應以為人類帶來新的生活體驗的理念！

愛盛科技磁傳感器優(yōu)異的噪聲表現(xiàn)

六、如何打開傳感器芯片應用尷尬局面和電流傳感器技術市場趨勢

演講嘉賓：興工微電子 產品總監(jiān) 鐘小軍

鐘小軍先生介紹電流傳感器的分類及優(yōu)缺點

興工微電子是一家成立于2013年的初創(chuàng)型公司。鐘總監(jiān)的報告主要有以下幾部分：（1）主要電流傳感器種類及其優(yōu)缺點：A. 電阻分流器：優(yōu)點是結構簡單、價格便宜，但是功耗高；B. 交流互感器：優(yōu)點是成本低、精確度高，但響應速度慢且適用于交流電；C. Isolator+ Rshunt：優(yōu)點是直流電和交流電都適用且線性度高，但功耗高并需要復雜的外圍電路；D. 霍爾效應開環(huán)電流傳感器：結構簡單、功耗低，又適用交流電和直流電，但是磁滯現(xiàn)象嚴重，精確度和響應速度表現(xiàn)一般；E. 霍爾效應閉環(huán)電流傳感器：工作溫度范圍內精確度高且具有良好的電磁兼容性，但是功耗高，成本高。（2）興工微電子選擇基于霍爾技術的電流磁傳感器的緣由。作為一家無晶圓廠設計公司，霍爾電流傳感器是當前使用最廣泛、成本最低、集成度最高的磁傳感器，對初創(chuàng)公司來講門檻較低。（3）目標市場：消費電子和工業(yè)傳感器市場是成熟的市場，將來新能源市場將是霍爾電流傳感器的巨大增長點。

新能源市場將是霍爾電流傳感器的巨大增長點

七、基于微壓鑄成型技術的MEMS磁通門器件初探及應用研究

演講嘉賓：上海微系統(tǒng)所 助理研究員 顧杰斌

顧杰斌博士介紹磁通門傳感器的典型應用

顧杰斌博士首先介紹了磁通門傳感器在軍事、生物、民用、醫(yī)療領域的應用。傳統(tǒng)磁通門的制作通過在高磁導率的鐵芯上進行線圈的機械纏繞來完成，這就使得磁通門存在諸如體積和質量偏大、裝配誤差大、生產成本高、空間分辨率差等問題。這些固有缺點很難消除，極大的限制了磁通門在一些場合下的應用，比如小型無人機、小型衛(wèi)星、便攜式設備、微型電子羅盤、小型電流傳感器等等。利用MEMS技術將磁通門傳感器微型化非常必要！

顧杰斌博士接著介紹了上海微系統(tǒng)所與寧波中車時代傳感合作的項目：TSV技術實現(xiàn)MEMS磁通門傳感器。報告探討了各種金屬膜和TSV的工藝實現(xiàn)方式，最后選擇了基于表面張力現(xiàn)象的微壓鑄成型技術設備來實現(xiàn)磁通門傳感器的微結構。并向大家展示了一次成型螺旋管線圈的實驗結果。

由于微型磁通門傳感器的熱量集中在很小的面積上，功耗沒有顯著降低，且MEMS工藝制備的鐵芯性能普遍較差，使得微型磁通門的靈敏度偏低、噪聲高。目前在國內MEMS磁通門傳感器還處于研發(fā)階段，國際上也只有極少的公司已經量產。因此，如何微型化的同時得到功耗低、靈敏度高、噪聲小等性能優(yōu)異的MEMS磁通門傳感器還需要科研機構和企業(yè)共同探討，共同進步！

微壓鑄成型技術實現(xiàn)的三維螺線管線圈形貌

八、結合RF TSV及磁芯的片上電感線圈

演講嘉賓：Silex Microsystems 中國區(qū)代表 覃裕平

覃裕平先生講解Silex Microsystems的磁芯結構設計和工藝

覃裕平先生首先介紹了Silex Microsystems公司情況。Silex Microsystems是全球最大的純MEMS代工廠，已有一條每年40萬次光刻的6寸線和一條每年100萬次光刻的8寸線，并計劃在北京亦莊再新建一條8英寸生產線。Silex Microsystems代工成功的產品非常豐富，涵蓋加速度計，陀螺儀，壓力傳感器，流量傳感器，MEMS麥克風，濾波器，射頻開關，微電池，微鏡，CMOS互聯(lián)中間層等等。

做為通用工藝創(chuàng)新領導者，Silex Microsystems擁有Sil-Via（整個晶圓厚度的TSV）技術，整個晶圓厚度的銅或金TSV的Met-Via技術和全球少有的Sol-Gel PZT生產解決方案。其中Sil-Via技術首次應用是作為MEMS麥克風的2.5D互聯(lián)中間層，已量產十年。Met-Via技術采用空心結構，解決了金屬與硅的熱失配問題，部分填充也確保了產品的高可靠性。集成磁芯采用4nm AlN/50nm SiO2/4nm AlN + 4*100nm NiFe/8nm AlN + 500nm SiO2多層結構。目前多層磁芯結構還在調試中，期望在未來幾年得到量產。

3D片上電感，多晶硅電阻，MIM電容集成結構示意圖

『第十九屆“微言大義”研討會：磁傳感技術及應用』在嘉賓的激情演講和參會者踴躍發(fā)言交流中落下帷幕?！拔⒀源罅x”研討會為企業(yè)、科研機構等提供了一個開放的交流平臺，在會議上大家各自分享在磁傳感器技術開發(fā)、企業(yè)發(fā)展、市場開拓等方面的經驗與心得，收獲頗豐！美好的時光總是令人感覺易逝，如果您想繼續(xù)學習豐富的MEMS和傳感器干貨，請關注麥姆斯咨詢微信公眾號（MEMS）。