霍爾傳感器是全球排名第三的傳感器產(chǎn)品，它被廣泛應(yīng)用到工業(yè)、汽車業(yè)、電腦、手機(jī)以及新興消費(fèi)電子領(lǐng)域。未來(lái)幾年，隨著越來(lái)越多的汽車電子和工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)轉(zhuǎn)移到中國(guó)，霍爾傳感器在中國(guó)市場(chǎng)的年銷售額將保持20%到30%的高速增長(zhǎng)。與此同時(shí)，霍爾傳感器的相關(guān)技術(shù)仍在不斷完善中，可編程霍爾傳感器、智能化霍爾傳感器以及微型霍爾傳感器將有更好的市場(chǎng)前景。

中國(guó)市場(chǎng)年增率為兩位數(shù)

在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應(yīng)用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機(jī)中，用來(lái)檢測(cè)手機(jī)蓋翻開或是滑動(dòng)的器件就是霍爾傳感器;再如，在電腦鍵盤上，實(shí)現(xiàn)光標(biāo)移動(dòng)的滾動(dòng)鍵就是由霍爾傳感器組成的;還有，在汽車變速箱、電動(dòng)門窗等需要電機(jī)的部件中也有霍爾傳感器應(yīng)用。我們?cè)诿刻斓纳钪卸荚谂c霍爾傳感器打交道。

“霍爾傳感器在手機(jī)、筆記本、電機(jī)控制和汽車領(lǐng)域已經(jīng)獲得了很好的應(yīng)用，在中國(guó)以及全球其他市場(chǎng)都是如此。”美信運(yùn)放與比較器商務(wù)營(yíng)銷經(jīng)理Patrick Long對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者說(shuō)，“隨著業(yè)界對(duì)霍爾傳感器的投資越來(lái)越多，它會(huì)開啟一些新的應(yīng)用市場(chǎng)，例如單芯片磁性羅盤應(yīng)用市場(chǎng)等。”

“由于需要采用霍爾傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車、電機(jī)、手機(jī)和電腦都已經(jīng)采用了該器件，而且這些市場(chǎng)在未來(lái)幾年的增長(zhǎng)較為穩(wěn)定，而其他一些新的應(yīng)用市場(chǎng)又不足以與上述幾個(gè)市場(chǎng)相比，因此霍爾傳感器在全球總的市場(chǎng)容量是較為穩(wěn)定的，每年的增長(zhǎng)率保持在5%到10%之間。”霍尼韋爾公司霍爾傳感器產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理湯浩濱向《中國(guó)電子報(bào)》記者介紹說(shuō)，“目前中國(guó)的市場(chǎng)容量每年在一兩億美元左右。由于越來(lái)越多的設(shè)計(jì)企業(yè)轉(zhuǎn)移到中國(guó)，中國(guó)市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率可以達(dá)到20%到30%。”他還介紹說(shuō)，在各種傳感器產(chǎn)品中，目前霍爾傳感器的應(yīng)用量排名第三。

霍爾傳感器在中國(guó)的高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)也得到了處于市場(chǎng)前沿的分銷商的認(rèn)可。代理Melexis產(chǎn)品的星亮電子北京辦事處的陶相逸介紹說(shuō)，由于人們對(duì)汽車安全、排放以及舒適度等的要求越來(lái)越高，使得汽車電子的應(yīng)用幾乎呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。與此同時(shí)，霍爾傳感器應(yīng)用也呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)。因?yàn)楦鞣N應(yīng)用電機(jī)的部件、節(jié)氣門位置的檢測(cè)、各種閥體位置的檢測(cè)都會(huì)用到霍爾傳感器。而且，在中國(guó)汽車市場(chǎng)中，國(guó)外廠商為了降低成本，陸續(xù)將零部件拿到中國(guó)進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，這也進(jìn)一步提升了中國(guó)市場(chǎng)霍爾傳感器的應(yīng)用量。而代理霍尼韋爾產(chǎn)品的深圳市貝爾特電子有限公司的劉先生則介紹說(shuō)，這兩年他們接觸到的工業(yè)控制市場(chǎng)對(duì)霍爾傳感器的需求增長(zhǎng)率以兩位數(shù)遞增。“這在市場(chǎng)上算是增速非常高的產(chǎn)品了。”他說(shuō)，“只要是用到無(wú)刷電機(jī)的市場(chǎng)就需要霍爾傳感器。”

呈現(xiàn)五大發(fā)展趨勢(shì)

霍爾傳感器應(yīng)用的領(lǐng)域不同，因此各個(gè)市場(chǎng)對(duì)它的要求也不盡相同。“手機(jī)市場(chǎng)對(duì)霍爾傳感器的主要要求包括尺寸、功耗和可調(diào)節(jié)的閾值。”Patrick Long對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者分析說(shuō)，“其中，可調(diào)的閾值允許客戶改變磁鐵的大小(或者說(shuō)是磁場(chǎng)的大小)。這樣，客戶在不同的應(yīng)用中，在采用同一個(gè)傳感器的情況下，可以使用不同的磁鐵。而且，為節(jié)省空間，客戶可以使用最小的磁鐵。”

在工業(yè)和汽車應(yīng)用方面，霍爾傳感器首先要滿足工業(yè)或汽車認(rèn)證對(duì)器件的要求，例如安全性、穩(wěn)定性和溫度范圍要達(dá)到相應(yīng)的級(jí)別。

隨著這些終端應(yīng)用產(chǎn)品的不斷發(fā)展，霍爾傳感器也呈現(xiàn)出五大發(fā)展趨勢(shì)：

一是微型化趨勢(shì)。市場(chǎng)上很多霍爾傳感器都采用了各種小型封裝。最近，美信宣布將推出一種采用μCSP封裝(微米芯片級(jí)封裝)的霍爾傳感器，它的面積只有1mm×1mm，這樣的尺寸非常適合空間較小的應(yīng)用，例如手機(jī)、電動(dòng)機(jī)中的間隙等領(lǐng)域。

二是高集成度。目前，霍爾傳感器已經(jīng)成為智能傳感器。“例如，廠商基本上已經(jīng)把各種保護(hù)電路和補(bǔ)償電路、轉(zhuǎn)換器集成到了霍爾傳感器上。”湯浩濱介紹說(shuō)，“而為了實(shí)現(xiàn)可編程霍爾傳感器，廠商將EEROM(電可擦只讀存儲(chǔ)器)集成進(jìn)來(lái)也是一種趨勢(shì)。他補(bǔ)充介紹說(shuō)，國(guó)內(nèi)的需求正在向高端可編程霍爾傳感器的方向發(fā)展。因?yàn)榭删幊袒魻杺鞲衅骺梢越档涂蛻羯a(chǎn)環(huán)節(jié)的失效率，縮短生產(chǎn)的周期，提高生產(chǎn)的效率，所以受到客戶的歡迎。

三是溫度性能。Melexis產(chǎn)品經(jīng)理Vincent Hiligsmann曾經(jīng)介紹說(shuō)，霍爾傳感器如何在高溫下長(zhǎng)時(shí)間保持較高的可靠性將成為工程師的重大課題。因?yàn)?，?dāng)霍爾傳感器長(zhǎng)期處于較高的工作溫度時(shí)，芯片與基板之間的引線鍵合(bonding)將可能出現(xiàn)松動(dòng)或斷裂等現(xiàn)象，從而影響傳感器的正常工作。而湯浩濱則進(jìn)一步介紹說(shuō)，目前多數(shù)霍爾傳感器的工作溫度是65℃到85℃，這在汽車中還可以適用。但在一些工業(yè)應(yīng)用中，工作溫度高達(dá)160℃甚至185℃，霍爾傳感器要適合這些場(chǎng)合的應(yīng)用還需提高溫度指標(biāo)。

四是高靈敏度。目前霍爾傳感器最高的靈敏度可以達(dá)到幾十高斯。在工業(yè)和汽車應(yīng)用領(lǐng)域中，靈敏度在200高斯到500高斯的霍爾傳感器就可以很好地完成應(yīng)用任務(wù)。不斷提高霍爾傳感器的靈敏度可以開啟新的應(yīng)用市場(chǎng)，因此，這也是業(yè)界努力的目標(biāo)。Patrick Long表示，霍爾傳感器目前的挑戰(zhàn)之一就是電路必須能感應(yīng)非常小的磁場(chǎng)以及磁場(chǎng)的細(xì)微變化。

五是新的霍爾元件結(jié)構(gòu)。一般線性霍爾傳感器要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)位置的測(cè)量，要采用非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而好的結(jié)構(gòu)在國(guó)際上都有專利。采用這些結(jié)構(gòu)的企業(yè)需要繳納專利費(fèi)。為此，一些企業(yè)推出測(cè)量水平磁場(chǎng)的霍爾傳感器，它可以更易實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的測(cè)量，因此沒有專利費(fèi)問(wèn)題。

此外，霍爾傳感器最初是被廣泛應(yīng)用到汽車電子和工業(yè)控制中的，隨著它在消費(fèi)電子市場(chǎng)上的應(yīng)用越來(lái)越廣，例如進(jìn)入游戲機(jī)手柄、電動(dòng)玩具等應(yīng)用中，如何控制功耗和成本也是廠商面臨的挑戰(zhàn)。而且，它還面臨生產(chǎn)測(cè)試技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。

廠商頻推新產(chǎn)品

美信將在今年10月推出單霍爾傳感器和雙霍爾傳感器的樣片。據(jù)悉，新產(chǎn)品的重要特色是小尺寸、低功耗以及可調(diào)節(jié)的閾值電壓。其中，單霍爾傳感器采用μCSP封裝技術(shù)，面積只有1mm×1mm;工作電流僅為1μA。雙霍爾傳感器將兩個(gè)霍爾傳感器集成在一個(gè)封裝中，并集成了處理器和FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)，可以直接測(cè)量一個(gè)軸的位置和方向。雙霍爾傳感器可以被應(yīng)用到滾動(dòng)鍵或滾動(dòng)條中，這些部件可以應(yīng)用到手機(jī)或數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品中。

Melexis公司今年重點(diǎn)推廣MLX90316產(chǎn)品。該產(chǎn)品是一種三軸霍爾傳感器，能夠測(cè)量水平磁場(chǎng)，這使它能夠更容易地測(cè)量旋轉(zhuǎn)位置，主要應(yīng)用于汽車電子中。

霍尼韋爾今年重點(diǎn)推廣SS361RT和SS461R兩個(gè)產(chǎn)品，它們應(yīng)用于工業(yè)控制中。這兩個(gè)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是采用小尺寸封裝技術(shù)，低電壓供電，能夠應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域的手持產(chǎn)品中。

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MEMS傳感器與霍爾傳感器的比較

MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))傳感器是近兩年來(lái)傳感器市場(chǎng)上的明星產(chǎn)品。特別是MEMS加速度傳感器被應(yīng)用于iPhone和Wii游戲機(jī)后，使這一類型傳感器名揚(yáng)四海。因此，一提到傳感器技術(shù)，很多人總會(huì)聯(lián)想到MEMS傳感器，并拿其他傳感器技術(shù)與它進(jìn)行比較。

本報(bào)記者通過(guò)對(duì)意法半導(dǎo)體、霍尼韋爾以及寧波江東睿辰電子科技有限公司的采訪，將MEMS加速度傳感器與霍爾傳感器在原理、工藝、測(cè)量對(duì)象以及應(yīng)用等方面進(jìn)行比較(見下表)。展望未來(lái)，兩者的組合也可以開辟新的應(yīng)用。