(一)產品概述
1.磁傳感器的定義和分類
磁傳感器是一種能夠將磁場的大小與變化轉換為電信號的裝置。本報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,即當電流垂直于外磁場通過半導體時,垂直于電流和磁場的方向會產生附加電場,從而在半導體的兩端產生電勢差,來檢測磁場的強度。
霍爾傳感器分類如下:
磁阻傳感器主要是在器件內構造薄膜,即給通以電流的材料加以與電流垂直或平行的外磁場,其電阻值會有所增加或減少。通過應用上述物理效應,磁阻傳感器芯片能夠精確測量電流、位置、方向、角度等物理信號。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。
不同技術的磁傳感器部分技術參數如下:
2.技術及趨勢
霍爾技術于上世紀50年代開始發展,首個霍爾傳感器于1960年代問世。隨著CMOS等集成電路工藝的發展,霍爾傳感器以其原理簡單和制造成本低的優勢,快速成為低成本磁場感測的主流傳感器,目前已成為市場上份額最大的磁傳感器芯片,在中國市場占有約69%的份額。但霍爾傳感器在實際應用中也存在一些缺點,例如需要集成聚磁環結構來改變感應方向等。在此背景下,基于磁阻效應的磁傳感器逐漸受到關注。
磁阻效應早在1857年就被發現和驗證,但受限于薄膜技術的發展,其商業化進展相對滯后。隨著IBM突破磁性薄膜技術的量產門檻,AMR傳感器得以成為最早商業化的磁阻傳感器,也是目前應用最為廣泛的磁阻傳感器,檢測頻率、檢測精度以及信噪比等指標均優于霍爾傳感器。1988年GMR原理被首次發現,后續由IBM推出了首顆GMR傳感器芯片并應用于硬盤磁頭;2014年,TDK推出了世界首款TMR傳感器,同樣應用于硬盤磁頭。
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品,具有不同的特點和優勢,在實際應用中往往根據需求進行綜合考量。霍爾傳感器目前仍在實際應用中占據最高市場份額,AMR、GMR、TMR等磁阻傳感器憑借高靈敏度等特點,預計將在未來得到進一步發展和推廣,但在實際應用中仍存在許多亟需攻克的技術難點。
測量原理及應用場合如下:
(二)中國磁傳感器市場分析
1.市場規模和增長趨勢
中國磁傳感器市場在過去幾年中一直保持著穩定的增長趨勢,并且預計在未來幾年中也將繼續保持良好的增長勢頭。總體而言,中國磁傳感器市場預計以17.6%的CAGR從2022年的65.1億元增長到2027年的146.2億元。
2.細分品類市場情況
霍爾傳感器是中國磁傳感器市場中占比最大的一類產品,其營收在過去幾年中一直呈現出穩步增長的趨勢,預計未來幾年中也將繼續保持良好的增長勢頭。從2018年到2022年,霍爾磁傳感器的營收增長了50%,在2022年達到45.4億元。預計在2022年到2027年之間將以14.1%的CAGR繼續增長,至2027年達87.9億元。
近年來,隨著AMR技術的成熟推廣,AMR傳感器憑借高性能、高性價比等綜合優勢,市場規模迅速提升。2022年,中國AMR市場達8.8億元,并將以20.1%的CAGR增長,至2027年達22.0億元。
GMR在過去幾年中營收相對較小,且增長相對緩慢。2022年中國GMR傳感器市場規模約為3.5億元。預計在未來幾年中,GMR的增長將加速,并將以20.2%的CAGR增長,至2027年達8.8億元。