汽車磁傳感需求高漲，高性能磁阻傳感IC廠商有哪些布局

電子發燒友網報道（文/李寧遠）傳感器，已經滲透到消費領域、工業領域、汽車領域的方方面面。位置傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、氣體傳感器等等各類傳感器將現實世界的信號轉化為數字世界信號，方便我們感知。全球的傳感器市場也在一波又一波的技術工藝革新，需求升級中呈現出了快速增長的趨勢。

在眾多傳感器中，磁傳感器在很多領域都有著重要作用，作為一類大家熟知的傳感器類型，它的發展可以分為以下幾個階段，先是基于霍爾效應的磁傳感器，到基于各向異性磁阻效應的磁傳感器AMR傳感，到基于巨磁阻的GMR傳感，現在還有技術難度更大的基于隧道磁阻的TMR傳感。拋開最常見的基于霍爾效應的磁傳感，基于磁阻效應的傳感器技術發展如何，市場競爭格局又是怎樣？

三種磁阻效應傳感器技術對比

AMR、GMR以及TMR這三條技術路線遵循最基本的磁阻效應，即通有電流的導體上施加磁場，導體電阻值會發生明顯的變化。不同之處在于三者使用的磁性材料微觀機制不同會展現出不同的磁阻效應。

AMR為各向異性磁阻效應，因為它涉及磁性材料中的S軌道與d軌道電子散射各向異性，材料的磁阻變化與磁場和電流間夾角有關。GMR巨磁阻效應是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化，這一磁阻效應也被廣泛應用在硬盤上。TMR隧道磁阻效應指的是在鐵磁—絕緣體薄膜—鐵磁材料中，其穿隧電阻大小隨兩邊鐵磁材料相對方向變化的效應，也是三種磁阻效應中技術門檻最高的一類。

AMR傳感一般都采用橋式構造，磁電阻比（ΔR/Rmin）不算高，在3%左右。在很多運控應用，尤其是車規級運控應用上我們經常能看到AMR傳感器的身影，綜合考慮技術難度，成本以及性能，AMR屬于性價比較高的那一類。GMR傳感一般也采用橋式構造，功耗、響應時間、溫漂等傳感指標和AMR傳感比較接近，各項性能略有提升，但是磁電阻比比AMR大了不少，一般在15%左右。TMR傳感不論是其結構復雜度、成本還是工藝難度都很高，遠高于AMR和GMR，與高技術門檻相匹配的是極高的靈敏度和極大的磁阻效應，TMR在靈敏度上的領先是數量級的，磁電阻比ΔR/Rmin也在50%以上，甚至達到100%。

	AMR	GMR	TMR
磁電阻比（ΔR/Rmin）	3	15	＞50
功耗（mA）	＜10	＜10	＜0.01
響應時間（ns）	10	10	0.1
溫漂（PPM/K）	3000	3000	400
最小尺寸（mm）	1×1	1×1	0.5×0.5
靈敏度（mV/V/Oe）	0.05	1	100

磁傳感市場規模

從市場規模來看，根據Yole數據，2016—2021年全球磁傳感器市場規模以年復合增長率7%增長，現在已達到26億美元左右，其中汽車是迄今為止最大的傳感器市場，占整體市場的50%以上。在2021年的磁傳感市場中，磁阻效應傳感器占比約為30%，并且受益于汽車傳感器市場的增長，磁阻傳感的占比還在不斷攀升。根據Yole預測，到2027年磁傳感市場規模達到45億美元。

從應用方向來看，位置傳感和速度傳感無疑是磁阻傳感最匹配的應用，根據Yole數據，2021年這兩類應用在磁阻傳感需求中占比分別為38.2%、20.0%。

從市場來看，磁阻傳感的普及應用和汽車市場的增長有著直接的關系，在汽車向電動化、智能化和網聯化方向發展的趨勢下，單個汽車搭載的磁傳感數量和價值不斷上漲。根據ICVT數據，2021年全球汽車磁傳感器市場規模為15.65億美元，預計到2030年有望達到25.97億美元。

磁阻傳感芯片主要廠商競爭力

英飛凌：全自主技術路線布局，車規級磁阻傳感行業領先

英飛凌是全球少數同時掌握AMR、GMR以及TMR技術的廠商，且其磁阻技術均為自主技術。在AMR傳感IC、GMR傳感IC、TMR傳感IC以及AMR＋GMR傳感IC上英飛凌均有量產產品布局，在車規級磁阻傳感上處于領先位置。

從英飛凌的AMR和GMR產品來看，GMR傳感的響應與AMR傳感的響應并沒有拉開差距，都在10ns這個水平上，功耗也都在10mA這個水準，都是行業領先的水平。英飛凌在GMR上的突破在于采用創新的堆疊安裝技術，大幅削減了GMR的尺寸（厚度僅為1 mm），做到了和AMR傳感同一個尺寸水平。英飛凌的TMR產品不多，在傳統的高檢測靈敏度優勢之外英飛凌為其擴展輸出電壓，從而減少了對內部放大器的需求，這允許在需要低溫度漂移和低電流消耗的一系列應用中傳感器直接連接到MCU。

三條技術路線布局的英飛凌在汽車應用、工業應用和消費類磁阻傳感上均有很高的市占率，在磁阻傳感的創新上也走得比較大膽，比如推出了組合式磁阻傳感。

Allegro：重點布局GMR，同時提供TMR組合產品

作為2021年全球磁傳感行業市占率第一名（占比16%，Yole數據），Allegro自然不可能錯過磁阻技術。在這三條技術路線中，Allegro目前已經推出的產品包括了GMR和TMR兩條技術路線。不過TMR產品是組合垂直霍爾技術一起推出的，單TMR產品目前還沒有推出。

據Allegro公布的消息，Allegro創新的硅片隧道磁阻TMR-on-silicon技術與傳統單一霍爾效應傳感器相比，可提供更高的分辨率和準確度，靈敏度直接提高了八倍。產品瞄準了汽車ADAS應用，為ADAS應用提供高精度和異構信號冗余。

GMR是Allegro積淀已久的技術路線，能夠提供目前市面上可以說最穩健且最可靠的齒輪齒和環形磁體速度感應。Allegro的單片GMR技術具有超低抖動和較大氣隙能力，再加上Allegro的SolidSpeed Digital Architecture，GMR傳感可提供更寬動態范圍的工作氣隙和高度自適應性能。

NXP：AMR技術優勢顯著，獲Crocus的TMR技術授權

基于AMR的磁傳感不少大廠都有在做，畢竟在車規級的角度傳感器上AMR傳感有著不可忽視的重要作用。NXP的AMR傳感IC一度占據AMR市場過半的占有率，可見其技術優勢的領先。

NXP的車規級KMA/Z系列AMR傳感模塊采用集成濾波器的單一封裝，在電磁兼容上表現得非常好，而且會采用鎖定位提供寫保護的故障安全非易失性存儲器，可以說獨具特色。NXP的AMR傳感比市面上很多同類產品高出10%左右，整個系列在整個溫度范圍和生命周期內具備±1%的精確度，而且這些傳感不太受參數降級的影響，保證了產品能穩定提供高性能的傳感。

同時，NXP也獲得了TMR技術龍頭廠商Crocus的授權，未來應該會推出基于TMR的磁傳感產品。

TDK：技術領先的TMR廠商，融合磁性技術與薄膜技術

作為全球TMR技術領先的廠商，TDK憑借先進的薄膜工藝技術制造的TMR元件完美展現了TMR元件里電子“根本不能移動”的極端特性，電磁阻比極大。根據TDK官方數據，TDK的TMR傳感器的輸出是霍爾元件的500倍，AMR傳感器的20倍，GMR傳感器的6倍。

TDK的TMR傳感在磁場范圍20～80mT、溫度范圍-40～150℃的條件下，角度誤差在±0.6°以下，不管是在高溫側還是低溫側都展現穩定的角度精度。并且由于其工藝的領先，在老化上也比一般的同類產品更小。

目前TDK也在進一步擴充TMR產品陣容，應對多樣化的應用，比如最近TDK就推出了為TMR角度傳感器提供了優化的信號調節新型的TMR模擬前端。

Crocus：TMR行業技術風向標

Crocus是第一批專注TMR技術的公司，它代表了TMR技術在世界范圍的技術風向。Crocus獨有的XtremeSense TMR技術讓旗下產品有著極高的靈敏度、最低的功耗和最小的尺寸。在標定的測量范圍下，Crocus的TMR傳感有著小于0.5%的總誤差，這種級別的線性度上下幅度可以說是TMR業內天花板。這也可以看出作為第一批專注TMR技術的公司，Crocus在技術上的領先，尤其是測量精度上的領先。

ADI：利用信號鏈優勢布局AMR技術路線

ADI的磁阻傳感以異向性磁電阻位置傳感器解決方案為基礎，其AMR技術收購自Sensitec。ADI的優勢主要體現在集成上，充分發揮了ADI在信號鏈上的優勢。ADI會在AMR傳感上集成信號調理放大器和ADC驅動器，眾所周知系統的組成部分越多，那么對每個組成部分的靈敏度及誤差要求就越高。在集成性這么高的情況下ADI能將精度控制的很高并不容易。

多維科技：國產磁阻傳感IC，專注高端磁阻傳感應用

多維科技是一家專注于磁阻傳感的國內廠商，根據官網信息，目前在AMR、TMR路線上均有布局，AMR和TMR的產品非常豐富，擁有先進的8英寸磁傳感器量產晶圓產線，磁阻傳感器晶圓制造工藝也很成熟，目前共有200多款磁傳感器芯片和模組產品。

多維科技是國內最早開始TMR技術研發的公司，通過引入國外先進技術打破TMR芯片的國外壟斷。其TMR產品目前來看在線性誤差范圍和封裝尺寸上還有進步的空間，其他指標可以完全對標國外一流的TMR產品。

旗下的AMR產品測量精度也是行業一流水平，不管是從精度還是細節設計上，國產AMR傳感面對國際大廠的AMR傳感并未落入下風，反而在某些方面上還做得更細。

寫在最后

作為下一代的磁傳感器技術，磁阻傳感憑借性能優勢，滲透率正日益提升。尤其是在汽車領域，隨著汽車功能復雜度的提升和安全要求的提升，磁阻傳感開始在高要求應用場景替代霍爾傳感。