淺談磁傳感器

人們對磁傳感器并不陌生，中國四大發(fā)明中的指南針就是最早的磁傳感器應用之一。雖然磁傳感器有一千多年的歷史，但他的廣泛應用卻是在二十世紀的電子時代，其中每一次革命性的發(fā)展都是被一個極具生命力的應用所驅動的。六十年代汽車的普及和自動化，帶動了由磁傳感器作為核心的無需接觸且具有超強可靠性的位置控制和開關控制裝置的發(fā)展，從而使霍耳元件和感應線圈技術制造的磁傳感器得到大規(guī)模生產化，提高了集成度和降低了成本。八十年代電腦開始進入普通家庭，電腦存儲硬盤使用的讀寫磁頭是一種特殊環(huán)境下的磁傳感器，需求的增加以及對存儲密度的超高追求，使得磁頭在過去的二十年呈現飛速發(fā)展，也帶動了巨磁阻（GMR）和隧道磁阻（TMR）技術的發(fā)現和各種磁阻類磁傳感器的開發(fā)和大規(guī)模生產。

現在我們正處在物聯網時代，由智能手機獨領風騷的Motion Sensor應用正在開啟磁傳感器的又一革命。手機是個人用品，更換周期快，市場需求比以往更強勁。什么樣的磁傳感器技術將在這場革命中勝出呢？這是我們都很關心的問題。

首先，我們來思考一下，運動傳感器（Motion Sensor）的應用環(huán)境，在Motion Sensors中磁傳感器主要是用來測量在地球磁場環(huán)境下的角度，位置以及它們的變化，對磁傳感器的要求是在地球磁場的強度范圍內作1%-2%的精準測量。手機及其他便攜式消費類電子產品要求磁傳感器具有低功耗、低成本和微小尺寸。未來的應用可朝縱深及橫向方向發(fā)展?？v深可以用室內導航作為代表。磁傳感器必須可以測量到在地球磁場下方向一度左右的變化，才能在室內導航中有實質性的影響。因此磁場精確度需好過1毫高斯。在橫向發(fā)展上以游戲控制為代表，游戲控制需要反應敏捷，速度需要在200赫茲（HZ）左右。

各類磁傳感器的檢測磁場范圍

參考圖中各類磁傳感器及綜合以上考慮，上海矽睿科技選擇各向異性磁阻技術（AMR）作為我們的物聯網綜合應用的突破口。選擇各向異性磁阻（AMR）技術的優(yōu)勢有以下幾點：

1. 各向異性磁阻（AMR）技術最優(yōu)良性能的磁場范圍是以地球磁場為中心，對于以地球磁場作為基本操作空間的Motion Sensor應用來說，具有廣大的運作空間，無需像霍耳元件那樣增加聚磁等輔助手段。

2. 各向異性磁阻（AMR）技術是唯一被驗證，可以達到在地球磁場中測量方向精確度為一度的半導體工藝技術。其他可達到同樣精度技術都是無法與半導體集成的工藝。因此，AMR可與CMOS或MEMS集成在同一硅片上并提供足夠的精確度。

3. AMR技術只需一層磁性薄膜，工藝簡單，成本低，不需要昂貴的制造設備，具有成本優(yōu)勢。

4. AMR技術具有高頻、低噪和高信噪比特性，在能看的的各種應用中尚無局限性。

上海矽?？萍嫉牡谝豢钚庐a品QMC5983是用于個人自動導航的三軸地磁傳感器。由AMR磁傳感器與ASIC多芯片集成模塊，包含溫度補償，零偏差，12位ADC、自動消磁驅動等功能，具有高分辨率，可以使指南針精度達到1-2度。QMC5983的尺寸為3.0*3.0*0.9mm3，結口為I2C 或SPI。上海矽?？萍紝⒃诮衲晖瞥龈鄠鞲衅餍庐a品。

物聯網將為我們打開一個智能社會，將虛擬的電子世界和現實世界有機的結合起來。各種傳感器將在其中起到橋梁作用。傳感器的融合（fusion）和智能軟件是必然方向。上海矽?？萍紝⑴c國內同仁一起努力打造這片新天地。