TMR(隧道磁电阻)磁传感器是近年来开始工业应用的新型磁电阻效应传感器,其利用的是磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应对磁场进行感应,最早是用于硬盘中的磁性读写功能,享誉盛名的MRAM磁性随机存取内存就是基于此。也正是因为其对磁场检测的精度、准确度相当高,并且使用寿命和稳定性相比前几代磁传感技术都会更好,所以其元件,尤其是磁电阻效应传感器,在近年来开始受到工业领域的广泛衍生和应用。
目前主要的磁传感技术根据工作原理的不同,包括霍尔传感器、AMR(各向异性磁阻传感器)、GMR(巨磁阻)、TMR(隧道磁电阻)、磁通门、磁感应(Magneto Inductive)、超导量子干涉仪(SQUID)等。据市场研究机构预测,全球磁传感器市场规模在2019年超过了20亿美元,2020~2026年期间的复合年增长率(CAGR)超过6%,市场规模到2026年将突破30亿美元。
TMR磁传感器相比较霍尔传感器、AMR(各向异性磁阻传感器)磁传感器和GMR(巨磁阻)磁传感器具有更大的电阻变化率。
TMR磁传感器的核心膜层——磁隧道结(Magnetic Tunnel Junction,MTJ)
- 相对于霍尔传感器:具有更好的温度稳定性,更高的灵敏度,更低的功耗,更好的线性度,不需要额外的聚磁环结构;
- 相对于AMR磁传感器:具有更好的温度稳定性,更高的灵敏度,更宽的线性范围,不需要额外的set/reset线圈结构;
- 相对于GMR磁传感器:具有更好的温度稳定性,更高的灵敏度,更低的功耗,更宽的线性范围。
在磁传感器件领域,全球市场份额中90%被国外公司垄断,国产磁传感器件仍有很大的增长空间。更值得关注到的是,即使为数不多的国内企业实现了TMR磁传感器的量产,但在生产制造环节更多的是依托国外工厂。在国内外形势风云变换的当下,芯片生产制造国产化尤为重要。
为了实现TMR磁传感器的全国产化,苏州硅时代(Si-Era)受国内卓越TMR磁传感器设计公司委托,攻坚克难,成功解决:①TMR传感器MTJ层IBE刻蚀角度问题;②IBE刻蚀均匀性;③IBE刻蚀后去胶等众多工艺挑战。历时四个月时间,最终实现全工艺打通,顺利进入量产。
下一步,苏州硅时代将基于国内首创的虚拟MEMS代工厂模式,整合国内TMR磁传感器生产资源,进一步降低生产价格,实现全国产化、低成本的TMR磁传感器芯片。正是基于近20年MEMS专业技术积累和工艺经验,苏州硅时代得以快速导入、快速验证、快速打通所有工艺流程。
苏州硅时代电子科技有限公司(Si-Era),位于国内最大的MEMS产业集聚区——苏州纳米城。利用MEMS领域近20年的技术积累,在MEMS传感器、生物MEMS、光学MEMS以及射频MEMS方面都拥有大量的设计和工艺经验。
编辑:jq
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原文标题:国内MEMS代工新星Si-Era顺利实现TMR磁传感器量产
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