『第十九屆“微言大義”研討會(huì)：磁傳感技術(shù)及應(yīng)用』成功舉辦

2016年9月12日，『第十九屆“微言大義”研討會(huì)：磁傳感技術(shù)及應(yīng)用』在上?？鐕?guó)采購(gòu)會(huì)展中心3M3會(huì)議室隆重舉辦，本次會(huì)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(wǎng)行業(yè)協(xié)會(huì)智能傳感器專委會(huì)主辦，并得到上?？萍紩?huì)展有限公司、中國(guó)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)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(chǎng)展現(xiàn)磁性魅力的活動(dòng)，吸引了120多位磁傳感器領(lǐng)域的企業(yè)同仁，高校和科研機(jī)構(gòu)的研究人員參與。八位嘉賓圍繞各類磁傳感技術(shù)、應(yīng)用和市場(chǎng)發(fā)展等展開(kāi)深入講解，現(xiàn)場(chǎng)氣氛十分熱烈，嘉賓和參會(huì)者頻頻點(diǎn)贊。毫無(wú)疑問(wèn)，“微言大義”研討會(huì)已成為國(guó)內(nèi)MEMS領(lǐng)域最有影響力的品牌會(huì)議。

人氣爆滿的“微言大義”會(huì)場(chǎng)

一、磁傳感器芯片產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及應(yīng)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(jīng)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(shè)有分部，是我國(guó)水中兵器、海洋工程、磁學(xué)專業(yè)骨干研究所，863、973項(xiàng)目研究單位，擁有國(guó)防弱磁一級(jí)計(jì)量站、院士專家工作站、1個(gè)博士后科研工作站、下設(shè)10個(gè)研究室、2個(gè)裝備生產(chǎn)部、2個(gè)試制工廠和15家控股公司。為發(fā)展新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)，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(chǎn)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(chǎn)線，以此為依托，從事基于AMR/GMR技術(shù)的磁傳感器芯片產(chǎn)業(yè)化工作。

東方微磁公司及磁電子高科技產(chǎn)業(yè)園

東方微磁公司目前的主要產(chǎn)品：（1）GMR磁傳感器芯片：由GMR磁敏材料構(gòu)成惠斯通電橋，可對(duì)微弱磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)，輸出電壓信號(hào)。該產(chǎn)品可以檢測(cè)±0.3～±4mT的弱磁場(chǎng)。靈敏度為普通的霍爾傳感器IC的10倍數(shù)。（2）磁開(kāi)關(guān)芯片：數(shù)字輸出磁性傳感器內(nèi)部包含磁阻傳感器芯片和ASIC處理，集成封裝而成，磁開(kāi)關(guān)芯片通過(guò)檢測(cè)永久磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度可進(jìn)行電平跳變。該芯片適用于開(kāi)/關(guān)檢測(cè)或燈亮控制（音響/冰箱/保險(xiǎn)柜/汽車/艙門）的，液位開(kāi)關(guān)，氣缸行程位置控制、水表氣表里程表轉(zhuǎn)速表的計(jì)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(chǎn)品，吳建得先生還詳細(xì)介紹了MEMS傳感器芯片6寸線的加工能力。該MEMS生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)多年的調(diào)試和運(yùn)行，在2015年底工藝已全部打通，產(chǎn)品的成品率可以達(dá)到90%，目前對(duì)外開(kāi)放代工業(yè)務(wù)。

最后，吳建得先生結(jié)合自身經(jīng)歷，給出了產(chǎn)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(zhǎng)三角和北京等大城市的研究所，主要的問(wèn)題就是人才的吸引和保留，其它難題還包括如何進(jìn)行市場(chǎng)定位、產(chǎn)品策略制定、資金來(lái)源等。當(dāng)然，吳建得先生針對(duì)上述問(wèn)題，也提出了自己的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展思路，值得業(yè)界同行互相學(xué)習(xí)、交流和進(jìn)步。

吳建得先生的磁傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路

二、論高性能磁傳感器在實(shí)際體驗(yàn)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(shù)和傳感器融合算法方面的領(lǐng)導(dǎo)者。PNI自有的“神奇算法”結(jié)合地磁場(chǎng)特性開(kāi)發(fā)出一系列高性能的磁傳感器，專注于國(guó)防、科學(xué)和消費(fèi)類等方面的應(yīng)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(yīng)速度均較市場(chǎng)上常見(jiàn)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(chǎn)品卻高達(dá)13nT；霍爾磁傳感器的信噪比在500nT左右，而PNI公司的產(chǎn)品為15nT；霍爾三軸傳感器在8赫茲工作時(shí)的功耗為在280μA，而PNI公司的產(chǎn)品在同等工作條件下卻低至70μA。因此稱PNI Sensor產(chǎn)品為高性能磁傳感器毫不為過(guò)。

主流霍爾磁傳感器和PNI Sensor磁感式磁傳感器的性能對(duì)比

同時(shí)，Becky Oh女士還介紹了這款產(chǎn)品在運(yùn)動(dòng)捕捉、室內(nèi)導(dǎo)航、智慧停車的應(yīng)用實(shí)例和表現(xiàn)參數(shù)。（1）運(yùn)動(dòng)捕捉要求傳感器有更高的信號(hào)捕獲能力和更好的融合算法來(lái)彌補(bǔ)傳感器本身的不足之處。陀螺儀有角度偏移、飽和后對(duì)旋轉(zhuǎn)速率限制等問(wèn)題，加速度計(jì)有噪聲和抖動(dòng)問(wèn)題，而磁傳感器有磁干擾問(wèn)題。PNI公司融合卡爾曼（Kalman）濾波技術(shù)的高性能磁傳感器能有效解決上述問(wèn)題，性能表現(xiàn)接近理想的理論值。（2）室內(nèi)導(dǎo)航和行人跟蹤：Becky Oh用在一棟7層商場(chǎng)中在同樓層行走、從第2層到第6層行走的兩個(gè)跟蹤案例講解了PNI Sensor產(chǎn)品的實(shí)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(dǎo)航誤差的問(wèn)題。（3）智能停車：PNI Sensor的磁傳感器結(jié)合其多節(jié)點(diǎn)空間算法，總功耗為18μA。此技術(shù)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(shù)及其應(yīng)用

演講嘉賓：美新半導(dǎo)體 研發(fā)總監(jiān) 蔣樂(lè)躍

蔣樂(lè)躍先生介紹美新半導(dǎo)體概況

蔣樂(lè)躍先生主要講解內(nèi)容有：（1）美新半導(dǎo)體公司情況介紹：美新半導(dǎo)體成立于1999年，總部位于美國(guó)馬薩諸塞州安多弗。2007年在納斯達(dá)克上市，成為全球第一家以MEMS技術(shù)上市的公司。美新半導(dǎo)體原創(chuàng)開(kāi)發(fā)了基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS流程的集成微機(jī)電系統(tǒng)和全球領(lǐng)先的制造工藝和測(cè)試技術(shù)，并成功研發(fā)出多種型號(hào)的加速度計(jì)、流量傳感器、地磁場(chǎng)傳感器以及多種基于MEMS傳感器的氣體流量?jī)x表系統(tǒng)產(chǎn)品。（2）AMR技術(shù)：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(dǎo)電線圈（BBP），組成惠斯通電橋作為信號(hào)探測(cè)電路。美新半導(dǎo)體是國(guó)內(nèi)首家擁有專業(yè)磁傳感器6英寸制造線的公司，已開(kāi)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(yīng)用：電子指南針、電流傳感器、地磁車輛檢測(cè)、角度&距離檢測(cè)、其它磁場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域。

美新AMR磁傳感器產(chǎn)線工藝能力介紹

四、芯片電子產(chǎn)業(yè)東移與國(guó)內(nèi)磁傳感器的發(fā)展機(jī)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(yīng)用

鄒緊跟先生談到：汽車電子和消費(fèi)電子仍是磁傳感器的主要兩大市場(chǎng)，市場(chǎng)份額占90%左右。而這兩部分的市場(chǎng)和生產(chǎn)都在往中國(guó)轉(zhuǎn)移，中國(guó)的企業(yè)面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇。中國(guó)作為在磁傳感器領(lǐng)域最接地氣的國(guó)家，更接近市場(chǎng)，更接近需求，能更快地響應(yīng)市場(chǎng)需求。目前全球前十大傳感器供應(yīng)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(chǎn)設(shè)備和自有工藝開(kāi)發(fā)，輕資產(chǎn)、低折舊，旨在擁有高性能和有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，在磁傳感器市場(chǎng)東移的過(guò)程中得到長(zhǎng)期發(fā)展。

鄒緊跟先生介紹了矽?？萍嫉募夹g(shù)發(fā)展歷程：2013年第一款3x3 mm2的AMR地磁傳感器QMC5983問(wèn)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(kāi)關(guān)和角度傳感器等領(lǐng)域?？蛻袈肪€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(nèi)借鑒和探討。

矽?？萍嫉漠a(chǎn)品路線圖

五、移動(dòng)裝置應(yīng)用之新世代磁傳感芯片

演講嘉賓：愛(ài)盛科技 傳感器研發(fā)資深經(jīng)理 袁輔德

袁輔德先生講解VR游戲?qū)Υ艂鞲衅黛`敏度和分辨率的要求

來(lái)自寶島臺(tái)灣的愛(ài)盛科技股份有限公司（iSentek Inc.）創(chuàng)立于2011年6月，為運(yùn)動(dòng)傳感器無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司。主要核心技術(shù)為MEMS傳感器芯片設(shè)計(jì)與銷售，該公司也進(jìn)行相關(guān)算法的開(kāi)發(fā)及客戶應(yīng)用的支持，以提供客戶完整和實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)傳感器解決方案。磁傳感器產(chǎn)品為AMR技術(shù)，采用委外代工模式。

袁輔德先生針對(duì)磁傳感器在傳統(tǒng)市場(chǎng)和新興市場(chǎng)上的應(yīng)用差異進(jìn)行了詳細(xì)講解。磁傳感器作為電子羅盤在傳統(tǒng)市場(chǎng)上主要應(yīng)用在智能手機(jī)上，精確度的總誤差由磁傳感器本身誤差和手機(jī)系統(tǒng)誤差組成。由于智能手機(jī)本身磁干擾較大，因此會(huì)掩蓋磁傳感器的問(wèn)題。但新興市場(chǎng)如無(wú)人機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等，對(duì)傳感器的精準(zhǔn)度、反應(yīng)速度、信噪比等要求均大大高于傳統(tǒng)的電子羅盤應(yīng)用，差之毫厘的定位誤差就會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)不能按指定線路飛行，用戶體驗(yàn)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(qiáng)。最后他提出：傳感器的發(fā)展應(yīng)以為人類帶來(lái)新的生活體驗(yàn)的理念！

愛(ài)盛科技磁傳感器優(yōu)異的噪聲表現(xiàn)

六、如何打開(kāi)傳感器芯片應(yīng)用尷尬局面和電流傳感器技術(shù)市場(chǎng)趨勢(shì)

演講嘉賓：興工微電子 產(chǎn)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(diǎn)

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(bào)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(diǎn)：A. 電阻分流器：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但是功耗高；B. 交流互感器：優(yōu)點(diǎn)是成本低、精確度高，但響應(yīng)速度慢且適用于交流電；C. Isolator+ Rshunt：優(yōu)點(diǎn)是直流電和交流電都適用且線性度高，但功耗高并需要復(fù)雜的外圍電路；D. 霍爾效應(yīng)開(kāi)環(huán)電流傳感器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低，又適用交流電和直流電，但是磁滯現(xiàn)象嚴(yán)重，精確度和響應(yīng)速度表現(xiàn)一般；E. 霍爾效應(yīng)閉環(huán)電流傳感器：工作溫度范圍內(nèi)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(shù)的電流磁傳感器的緣由。作為一家無(wú)晶圓廠設(shè)計(jì)公司，霍爾電流傳感器是當(dāng)前使用最廣泛、成本最低、集成度最高的磁傳感器，對(duì)初創(chuàng)公司來(lái)講門檻較低。（3）目標(biāo)市場(chǎng)：消費(fèi)電子和工業(yè)傳感器市場(chǎng)是成熟的市場(chǎng)，將來(lái)新能源市場(chǎng)將是霍爾電流傳感器的巨大增長(zhǎng)點(diǎn)。

新能源市場(chǎng)將是霍爾電流傳感器的巨大增長(zhǎng)點(diǎn)

七、基于微壓鑄成型技術(shù)的MEMS磁通門器件初探及應(yīng)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(yīng)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(lǐng)域的應(yīng)用。傳統(tǒng)磁通門的制作通過(guò)在高磁導(dǎo)率的鐵芯上進(jìn)行線圈的機(jī)械纏繞來(lái)完成，這就使得磁通門存在諸如體積和質(zhì)量偏大、裝配誤差大、生產(chǎn)成本高、空間分辨率差等問(wèn)題。這些固有缺點(diǎn)很難消除，極大的限制了磁通門在一些場(chǎng)合下的應(yīng)用，比如小型無(wú)人機(jī)、小型衛(wèi)星、便攜式設(shè)備、微型電子羅盤、小型電流傳感器等等。利用MEMS技術(shù)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(shí)代傳感合作的項(xiàng)目：TSV技術(shù)實(shí)現(xiàn)MEMS磁通門傳感器。報(bào)告探討了各種金屬膜和TSV的工藝實(shí)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(shù)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)磁通門傳感器的微結(jié)構(gòu)。并向大家展示了一次成型螺旋管線圈的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(méi)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(guó)內(nèi)MEMS磁通門傳感器還處于研發(fā)階段，國(guó)際上也只有極少的公司已經(jīng)量產(chǎn)。因此，如何微型化的同時(shí)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(jī)構(gòu)和企業(yè)共同探討，共同進(jìn)步！

微壓鑄成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)的三維螺線管線圈形貌

八、結(jié)合RF TSV及磁芯的片上電感線圈

演講嘉賓：Silex Microsystems 中國(guó)區(qū)代表 覃裕平

覃裕平先生講解Silex Microsystems的磁芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(wàn)次光刻的6寸線和一條每年100萬(wàn)次光刻的8寸線，并計(jì)劃在北京亦莊再新建一條8英寸生產(chǎn)線。Silex Microsystems代工成功的產(chǎn)品非常豐富，涵蓋加速度計(jì)，陀螺儀，壓力傳感器，流量傳感器，MEMS麥克風(fēng)，濾波器，射頻開(kāi)關(guān)，微電池，微鏡，CMOS互聯(lián)中間層等等。

做為通用工藝創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者，Silex Microsystems擁有Sil-Via（整個(gè)晶圓厚度的TSV）技術(shù)，整個(gè)晶圓厚度的銅或金TSV的Met-Via技術(shù)和全球少有的Sol-Gel PZT生產(chǎn)解決方案。其中Sil-Via技術(shù)首次應(yīng)用是作為MEMS麥克風(fēng)的2.5D互聯(lián)中間層，已量產(chǎn)十年。Met-Via技術(shù)采用空心結(jié)構(gòu)，解決了金屬與硅的熱失配問(wèn)題，部分填充也確保了產(chǎn)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(jié)構(gòu)。目前多層磁芯結(jié)構(gòu)還在調(diào)試中，期望在未來(lái)幾年得到量產(chǎn)。

3D片上電感，多晶硅電阻，MIM電容集成結(jié)構(gòu)示意圖

『第十九屆“微言大義”研討會(huì)：磁傳感技術(shù)及應(yīng)用』在嘉賓的激情演講和參會(huì)者踴躍發(fā)言交流中落下帷幕?！拔⒀源罅x”研討會(huì)為企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等提供了一個(gè)開(kāi)放的交流平臺(tái)，在會(huì)議上大家各自分享在磁傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)、企業(yè)發(fā)展、市場(chǎng)開(kāi)拓等方面的經(jīng)驗(yàn)與心得，收獲頗豐！美好的時(shí)光總是令人感覺(jué)易逝，如果您想繼續(xù)學(xué)習(xí)豐富的MEMS和傳感器干貨，請(qǐng)關(guān)注麥姆斯咨詢微信公眾號(hào)（MEMS）。