中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
【導讀】TMR（隧道磁電阻）磁傳感器是近年來(lái)開(kāi)始工業(yè)應用的新型磁電阻效應傳感器，其利用的是磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應對磁場(chǎng)進(jìn)行感應，最早是用于硬盤(pán)中的磁性讀寫(xiě)功能，享譽(yù)盛名的MRAM磁性隨機存取內存就是基于此。也正是因為其對磁場(chǎng)檢測的精度、準確度相當高，并且使用壽命和穩定性相比前幾代磁傳感技術(shù)都會(huì )更好，所以其元件，尤其是磁電阻效應傳感器，在近年來(lái)開(kāi)始受到工業(yè)領(lǐng)域的廣泛衍生和應用。
目前主要的磁傳感技術(shù)根據工作原理的不同，包括霍爾傳感器、AMR（各向異性磁阻傳感器）、GMR（巨磁阻）、TMR（隧道磁電阻）、磁通門(mén)、磁感應（Magneto Inductive）、超導量子干涉儀（SQUID）等。據市場(chǎng)研究機構預測，全球磁傳感器市場(chǎng)規模在2019年超過(guò)了20億美元，2020~2026年期間的復合年增長(cháng)率（CAGR）超過(guò)6%，市場(chǎng)規模到2026年將突破30億美元。
TMR磁傳感器相比較霍爾傳感器、AMR（各向異性磁阻傳感器）磁傳感器和GMR（巨磁阻）磁傳感器具有更大的電阻變化率。
TMR磁傳感器的核心膜層——磁隧道結（Magnetic Tunnel Junction，MTJ）
- 相對于霍爾傳感器：具有更好的溫度穩定性，更高的靈敏度，更低的功耗，更好的線(xiàn)性度，不需要額外的聚磁環(huán)結構；
- 相對于A(yíng)MR磁傳感器：具有更好的溫度穩定性，更高的靈敏度，更寬的線(xiàn)性范圍，不需要額外的set/reset線(xiàn)圈結構；
- 相對于GMR磁傳感器：具有更好的溫度穩定性，更高的靈敏度，更低的功耗，更寬的線(xiàn)性范圍。
在磁傳感器件領(lǐng)域，全球市場(chǎng)份額中90%被國外公司壟斷，國產(chǎn)磁傳感器件仍有很大的增長(cháng)空間。更值得關(guān)注到的是，即使為數不多的國內企業(yè)實(shí)現了TMR磁傳感器的量產(chǎn)，但在生產(chǎn)制造環(huán)節更多的是依托國外工廠(chǎng)。在國內外形勢風(fēng)云變換的當下，芯片生產(chǎn)制造國產(chǎn)化尤為重要。
為了實(shí)現TMR磁傳感器的全國產(chǎn)化，蘇州硅時(shí)代（Si-Era）受?chē)鴥茸吭絋MR磁傳感器設計公司委托，攻堅克難，成功解決：①TMR傳感器MTJ層IBE刻蝕角度問(wèn)題；②IBE刻蝕均勻性；③IBE刻蝕后去膠等眾多工藝挑戰。歷時(shí)四個(gè)月時(shí)間，最終實(shí)現全工藝打通，順利進(jìn)入量產(chǎn)。
下一步，蘇州硅時(shí)代將基于國內首創(chuàng )的虛擬MEMS代工廠(chǎng)模式，整合國內TMR磁傳感器生產(chǎn)資源，進(jìn)一步降低生產(chǎn)價(jià)格，實(shí)現全國產(chǎn)化、低成本的TMR磁傳感器芯片。正是基于近20年MEMS專(zhuān)業(yè)技術(shù)積累和工藝經(jīng)驗，蘇州硅時(shí)代得以快速導入、快速驗證、快速打通所有工藝流程。
