(一)產(chǎn)品概述
1.磁傳感器的定義和分類
磁傳感器是一種能夠?qū)⒋艌?chǎng)的大小與變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。本報(bào)告涉及的磁傳感器均為基于硅上工藝的傳感器,按原理分為霍爾(Hall)傳感器和磁阻傳感器兩類。
霍爾傳感器主要利用霍爾效應(yīng),即當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)半導(dǎo)體時(shí),垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生附加電場(chǎng),從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差,來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
霍爾傳感器分類如下:
磁阻傳感器主要是在器件內(nèi)構(gòu)造薄膜,即給通以電流的材料加以與電流垂直或平行的外磁場(chǎng),其電阻值會(huì)有所增加或減少。通過(guò)應(yīng)用上述物理效應(yīng),磁阻傳感器芯片能夠精確測(cè)量電流、位置、方向、角度等物理信號(hào)。磁阻傳感器按不同原理可分為各向異性磁阻(AMR)傳感器、巨磁阻(GMR)傳感器和隧穿磁阻(TMR)傳感器。
不同技術(shù)的磁傳感器部分技術(shù)參數(shù)如下:
2.技術(shù)及趨勢(shì)
霍爾技術(shù)于上世紀(jì)50年代開(kāi)始發(fā)展,首個(gè)霍爾傳感器于1960年代問(wèn)世。隨著CMOS等集成電路工藝的發(fā)展,霍爾傳感器以其原理簡(jiǎn)單和制造成本低的優(yōu)勢(shì),快速成為低成本磁場(chǎng)感測(cè)的主流傳感器,目前已成為市場(chǎng)上份額最大的磁傳感器芯片,在中國(guó)市場(chǎng)占有約69%的份額。但霍爾傳感器在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些缺點(diǎn),例如需要集成聚磁環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)改變感應(yīng)方向等。在此背景下,基于磁阻效應(yīng)的磁傳感器逐漸受到關(guān)注。
磁阻效應(yīng)早在1857年就被發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證,但受限于薄膜技術(shù)的發(fā)展,其商業(yè)化進(jìn)展相對(duì)滯后。隨著IBM突破磁性薄膜技術(shù)的量產(chǎn)門(mén)檻,AMR傳感器得以成為最早商業(yè)化的磁阻傳感器,也是目前應(yīng)用最為廣泛的磁阻傳感器,檢測(cè)頻率、檢測(cè)精度以及信噪比等指標(biāo)均優(yōu)于霍爾傳感器。1988年GMR原理被首次發(fā)現(xiàn),后續(xù)由IBM推出了首顆GMR傳感器芯片并應(yīng)用于硬盤(pán)磁頭;2014年,TDK推出了世界首款TMR傳感器,同樣應(yīng)用于硬盤(pán)磁頭。
綜上,霍爾傳感器、AMR傳感器、GMR傳感器和TMR傳感器都是磁傳感器中的代表性產(chǎn)品,具有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),在實(shí)際應(yīng)用中往往根據(jù)需求進(jìn)行綜合考量?;魻杺鞲衅髂壳叭栽趯?shí)際應(yīng)用中占據(jù)最高市場(chǎng)份額,AMR、GMR、TMR等磁阻傳感器憑借高靈敏度等特點(diǎn),預(yù)計(jì)將在未來(lái)得到進(jìn)一步發(fā)展和推廣,但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在許多亟需攻克的技術(shù)難點(diǎn)。
測(cè)量原理及應(yīng)用場(chǎng)合如下:
(二)中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)分析
1.市場(chǎng)規(guī)模和增長(zhǎng)趨勢(shì)
中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)在過(guò)去幾年中一直保持著穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì),并且預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年中也將繼續(xù)保持良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭??傮w而言,中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)預(yù)計(jì)以17.6%的CAGR從2022年的65.1億元增長(zhǎng)到2027年的146.2億元。
2.細(xì)分品類市場(chǎng)情況
霍爾傳感器是中國(guó)磁傳感器市場(chǎng)中占比最大的一類產(chǎn)品,其營(yíng)收在過(guò)去幾年中一直呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì),預(yù)計(jì)未來(lái)幾年中也將繼續(xù)保持良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭。從2018年到2022年,霍爾磁傳感器的營(yíng)收增長(zhǎng)了50%,在2022年達(dá)到45.4億元。預(yù)計(jì)在2022年到2027年之間將以14.1%的CAGR繼續(xù)增長(zhǎng),至2027年達(dá)87.9億元。
近年來(lái),隨著AMR技術(shù)的成熟推廣,AMR傳感器憑借高性能、高性價(jià)比等綜合優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)規(guī)模迅速提升。2022年,中國(guó)AMR市場(chǎng)達(dá)8.8億元,并將以20.1%的CAGR增長(zhǎng),至2027年達(dá)22.0億元。
GMR在過(guò)去幾年中營(yíng)收相對(duì)較小,且增長(zhǎng)相對(duì)緩慢。2022年中國(guó)GMR傳感器市場(chǎng)規(guī)模約為3.5億元。預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年中,GMR的增長(zhǎng)將加速,并將以20.2%的CAGR增長(zhǎng),至2027年達(dá)8.8億元。