磁電子學(xué)及其應(yīng)用

深圳市華夏磁電子技術(shù)開(kāi)發(fā)磁電子學(xué)及其運(yùn)用

2001年8月5日今天與您分享什么？一、巨磁電阻〔GMR〕效應(yīng)來(lái)源及磁電子學(xué)的提出二、GMR技術(shù)的中心技術(shù)三、GMR技術(shù)運(yùn)用領(lǐng)域及GMR磁傳感器的運(yùn)用四、庫(kù)萬(wàn)軍博士海外留學(xué)的主要成果五、工程提出的背景六、立項(xiàng)的動(dòng)機(jī)及意義七、工程的主要?dú)v程及進(jìn)展八、GMR傳感器運(yùn)用的市場(chǎng)前景九、愿與您攜手共創(chuàng)未來(lái)十、致謝GMR效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)及磁電子學(xué)確實(shí)立1988年，法國(guó)巴黎大學(xué)，在納米構(gòu)造的層間反鐵磁巧合的Fe(2nm)/Cr(0.9nm)多層膜中，發(fā)現(xiàn)電阻隨外磁場(chǎng)而發(fā)生宏大變化的景象，此景象定義為巨磁電阻〔GMR〕效應(yīng)。其物理機(jī)制是與傳導(dǎo)電子自旋有關(guān)散射。1995年，基于GMR研討而開(kāi)展成為一門(mén)新型的學(xué)科---磁電子學(xué)。超導(dǎo)資料(CMR)和絕緣資料(TMR)。

GMR效應(yīng)的來(lái)源層間巧合多層膜GMR效應(yīng)特性曲線自旋閥〔spin-valve)多層膜GMR效應(yīng)特性曲線優(yōu)越的GMR磁性薄膜先進(jìn)的集成電路設(shè)計(jì)合理的半導(dǎo)體集成工藝GMR技術(shù)的中心GMR技術(shù)的運(yùn)用 A.計(jì)算機(jī)領(lǐng)域(硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器作為讀出磁頭) 1998年，IBM.2000年,磁頭市場(chǎng)占有率95%,10億美圓/季度 B.磁隨機(jī)存儲(chǔ)器2001年，摩托羅拉及IBM公司.1000億美圓/每年的市場(chǎng)容量 C.磁場(chǎng)傳感器1994年，NVE.丈量磁場(chǎng)電流位移及角速度。電子電力及自動(dòng)化控制 D.全金屬計(jì)算機(jī)及邏輯元件正在研制GMR磁傳感器運(yùn)用領(lǐng)域A.電機(jī)〔2000年，深圳3億只〕，無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置，定子電樞電流轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)速檢測(cè)，過(guò)載維護(hù)器B.電子電力技術(shù)開(kāi)關(guān)電源〔1999年，DC-DC轉(zhuǎn)換器，30億美圓〕電流傳感器—檢測(cè)，控制及維護(hù)。2021年，0.3V—120A變頻器過(guò)流維護(hù)器等C.能源管理電度表，電網(wǎng)的自動(dòng)檢測(cè)Ｄ.磁信息讀寫(xiě)磁性編碼器，讀出磁頭，驗(yàn)鈔機(jī)及高級(jí)羅盤(pán)等Ｅ.汽車(chē)工業(yè)ＡBS剎車(chē)系統(tǒng)，里程表，點(diǎn)火系統(tǒng)。高級(jí)轎車(chē)需60只Ｆ.工業(yè)自動(dòng)控制，機(jī)器人，辦公自動(dòng)化，家電及平安GMR硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁頭構(gòu)造⊙×WordlineInsulatorSenselineInsulatorSenseCurrent××0State1StateRWordcurrentRWordcurrent*Non-volatility,Lowtimeconstants(lessthan1ns)GMR磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的原理GMRRAM和半導(dǎo)體RAM的比較技術(shù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（DRAM）GMR存儲(chǔ)器（MRAM）結(jié)構(gòu)及密度10-20集成掩膜板2-3集成掩膜板單元大小25F2/bit2F2/bit寫(xiě)入時(shí)間10ns<10ns取數(shù)時(shí)間10ns2ns非易失性10年永久美國(guó)國(guó)防部2000年報(bào)R1R1R2R2VinputVoutputVoutput=Vinput(R1-R2)/(R1+R2)無(wú)外磁場(chǎng)外磁場(chǎng)R2R1+BIAS-BIASR2R1GMR惠斯登電橋磁傳感器原理層間巧合多層膜GMR磁傳感器

GMR傳感器優(yōu)越的性能價(jià)錢(qián)比國(guó)內(nèi)外對(duì)GMR磁場(chǎng)傳感器研討及運(yùn)用國(guó)外的研討及產(chǎn)業(yè)化 美國(guó)：IBM，HONEYWELL，NVE，Seagate，Read-write，Motorola 歐洲：PHILIPS，SIMENS，BOSCH 日本：日立制造所，TDK，松下，SONY，東芝等在進(jìn)展研討 僅有NVE公司消費(fèi)和銷(xiāo)售。國(guó)外的研討及產(chǎn)業(yè)化國(guó)內(nèi)的研討 九十年代初開(kāi)場(chǎng)，中科院物理所，北京大學(xué)，南京大學(xué)，蘭州大學(xué)，山東大學(xué)，電子科技大學(xué)，華中理工大學(xué)，上海交通大學(xué)等。國(guó)內(nèi)僅僅局限于科學(xué)研討及資料制備，最近中科院物理所和中科半導(dǎo)體結(jié)合進(jìn)展磁隨機(jī)存儲(chǔ)器〔MRAM〕的研討和開(kāi)發(fā)。GMR磁傳感器在車(chē)輛監(jiān)控方面運(yùn)用GMR磁傳感器在航運(yùn)方面運(yùn)用GMR位移傳感器的原理GMR位移傳感器的詳細(xì)運(yùn)用GMR二維位移磁傳感器檢測(cè)距離(mm)價(jià)格溫度使用范圍（°C）霍爾元件5-----840不大于10020300GMR元件50----200可調(diào)20可到300磁接近開(kāi)關(guān)性能價(jià)錢(qián)的比較GMR角度磁傳感器GMR角度磁傳感器的輸出特性GMR磁傳感器在驗(yàn)鈔機(jī)方面運(yùn)用GMR生物傳感器GMR磁傳感器在檢測(cè)電流方面運(yùn)用SPIN-VALVE型磁傳感器特性GMR磁傳感器在開(kāi)關(guān)電源方面的運(yùn)用幾種電流傳感器的性能及價(jià)錢(qián)比較電流種類(lèi)可測(cè)范圍耐壓范圍線性度價(jià)格互感線圈交流(100KHz)0—40A高，超高壓0.05%15元/只HALL元件（國(guó)產(chǎn)）交，直流(100KHz)0.01---35000A低壓（1KV）0.1-1%180-15000元/只HALL元件（BELL）交，直流(150KHz)5---3000A低壓（1KV）0.1-0.2%15-280美元/只GMR元件交，直流(1MHz)0.001---10000A高，超高壓0.05-0.001%10元/只互感線圈用量無(wú)法估計(jì)，三相電度表年用量600萬(wàn)只。用HALL測(cè)電流的年需求量1億元左右。另外，電流互感器主要用在電源及變頻器。

靈敏度(mV/V*Oe)線性范圍(Oe)構(gòu)造及資料偏磁技術(shù)INESC(庫(kù)萬(wàn)軍)0.21±NiFe/CoFe/Cu多層膜CoFe/CoPt雙層膜INESC(庫(kù)萬(wàn)軍)0.17±200NiFe/CoFe/Cu多層膜CoPt膜(兩矯頑力)INESC(庫(kù)萬(wàn)軍)1.3±20SPIN-VALVE兩次堆積INESC(庫(kù)萬(wàn)軍)探測(cè)磁場(chǎng)X-Y分量的集成元件INESC(庫(kù)萬(wàn)軍)數(shù)字、脈沖型庫(kù)萬(wàn)軍博士海外留學(xué)的主要成果21世紀(jì)人類(lèi)跨入信息時(shí)代世界信息電子產(chǎn)品將到18000億美圓美國(guó)制定“為了21世紀(jì)的信息技術(shù)〞〔IT2〕及納米方案等信息技術(shù)三大支柱傳感器技術(shù)通訊技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)國(guó)家“十五〞規(guī)劃：實(shí)現(xiàn)“中國(guó)芯〞到2005年，國(guó)內(nèi)信息電子產(chǎn)品將到20000億元傳感器技術(shù)列為國(guó)家鼓勵(lì)重點(diǎn)開(kāi)展產(chǎn)業(yè)工程提出背景GMR傳感器市場(chǎng)前景世界：2000年電子信息產(chǎn)品市場(chǎng)13000億美圓到2005年市場(chǎng)規(guī)模到達(dá)18000億美圓，其中計(jì)算機(jī)類(lèi)產(chǎn)品為5200億美圓，通訊類(lèi)產(chǎn)品為1800億美圓，消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品為1600億美圓，元器件類(lèi)產(chǎn)品為5000億美圓。日本：1998年磁傳感器年產(chǎn)量達(dá)17.18億只，占傳感器產(chǎn)量的39.1%，數(shù)量在各類(lèi)傳感器中居首位；年產(chǎn)值1268億日元，占總份額的25.2%，位居第二位。磁傳感器在信息領(lǐng)域里產(chǎn)量占63.8%，產(chǎn)值占75.7%，產(chǎn)量產(chǎn)值均居第一位；在家電領(lǐng)域里產(chǎn)量占38.4%，居第一位；在醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)量占56.7%，居第一位我國(guó)：1990年傳感器產(chǎn)量已達(dá)1億只，產(chǎn)值5.8億元，利稅1.7億元；1999年，我國(guó)傳感器的產(chǎn)量達(dá)8.7億只，產(chǎn)值52億元，2000年產(chǎn)量達(dá)10億只，產(chǎn)量達(dá)60億元國(guó)內(nèi)磁場(chǎng)傳感器市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)產(chǎn)品類(lèi)別主要應(yīng)用領(lǐng)域1998年產(chǎn)量（萬(wàn)只）2000年需求2005年需求2010年需求其它傳感器類(lèi)（壓溫濕氣）主要用于工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)化儀表，汽車(chē)，倉(cāng)儲(chǔ)，交通，航天航空，環(huán)保，科研及醫(yī)療144230489690磁敏傳感器2000300045006000計(jì)數(shù)器類(lèi)自動(dòng)化儀器儀表，汽車(chē)，摩托車(chē)，自動(dòng)控制系統(tǒng)，電工儀表及商業(yè)674084301060012870中國(guó)機(jī)電日?qǐng)?bào)2001年3月14日GMR傳感器立項(xiàng)的動(dòng)機(jī)磁性薄膜半導(dǎo)體集成在國(guó)內(nèi)開(kāi)展僅僅是一個(gè)遲早問(wèn)題，“國(guó)產(chǎn)化〞責(zé)無(wú)旁貸。GMR磁場(chǎng)傳感器為磁性芯片國(guó)產(chǎn)化找到了突破點(diǎn)。建立一個(gè)平臺(tái)，聚集海內(nèi)外人才，共同開(kāi)展民族工業(yè)經(jīng)濟(jì)利益可觀優(yōu)越的性能價(jià)錢(qián)比宏大市場(chǎng)容量GMR技術(shù)是磁性行業(yè)開(kāi)展的前沿科技GMR傳感器立項(xiàng)的意義意味著“中國(guó)磁性芯片〞這一新型產(chǎn)業(yè)確實(shí)立GMR磁場(chǎng)傳感器=磁性薄膜+納米技術(shù)+半導(dǎo)體集成“磁電子學(xué)〞方興未艾奠定我國(guó)磁電子學(xué)的運(yùn)用根底為GMR磁頭，隨機(jī)存儲(chǔ)器，薄膜電感，薄膜變壓器的國(guó)產(chǎn)化奠定根底半導(dǎo)體器件與磁性器件集成在一同，成為能夠GMR磁場(chǎng)傳感器已列入國(guó)家的重點(diǎn)開(kāi)展工程科技部“香山科技會(huì)議〞和國(guó)家計(jì)委“中國(guó)納米方案〞2000年12月11日，成立深圳市華夏磁電子技術(shù)開(kāi)發(fā)，注冊(cè)資金100萬(wàn)人民幣。留學(xué)博士?jī)擅锌圃貉杏憜T一名，高級(jí)工程師多名。2001年6月，融資2000萬(wàn)人民幣，增資擴(kuò)股到3030萬(wàn)人民幣。建立國(guó)內(nèi)首條巨磁電阻〔GMR〕磁場(chǎng)傳感器芯片消費(fèi)線，將實(shí)現(xiàn)磁性芯片的國(guó)產(chǎn)化。工程實(shí)施主要?dú)v程工程進(jìn)展情況〔一〕獲得證書(shū)2000年11月24日，獲得深圳市科技局成果處科技成果鑒定2000年12月27日，獲得深圳市民營(yíng)高科技企業(yè)證書(shū)2001年1月16日，“GMR電流傳感器及次級(jí)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程〞獲得“深圳市高新技術(shù)工程認(rèn)定證書(shū)〞2001年5月，“巨磁電阻〔GMR〕傳感器芯片在深圳市方案局及鹽田區(qū)立項(xiàng)?！捕彻こ躺陥?bào)2001年2月12日，申報(bào)深圳市科技方案支持工程，已得到市科技三項(xiàng)經(jīng)費(fèi)50萬(wàn)的無(wú)償資助。2001年2月2