汽车工控需求大 霍尔传感器中国市场高速增长

霍尔传感器是全球排名第三的传感器产品，它被广泛应用到工业、汽车业、电脑、手机以及新兴消费电子领域。未来几年，随着越来越多的汽车电子和工业设计企业转移到中国，霍尔传感器在中国市场的年销售额将保持20%%到30%%的高速增长。与此同时，霍尔传感器的相关技术仍在不断完善中，可编程霍尔传感器、智能化霍尔传感器以及微型霍尔传感器将有更好的市场前景。

中国市场年增率为两位数

在我们的日常生活中，霍尔传感器被广泛应用。例如，在翻盖或是滑盖的手机中，用来检测手机盖翻开或是滑动的器件就是霍尔传感器；再如，在电脑键盘上，实现光标移动的滚动键就是由霍尔传感器组成的；还有，在汽车变速箱、电动门窗等需要电机的部件中也有霍尔传感器应用。我们在每天的生活中都在与霍尔传感器打交道。
“霍尔传感器在手机、笔记本、电机控制和汽车领域已经获得了很好的应用，在中国以及全球其他市场都是如此。”美信运放与比较器商务营销经理Patrick Long对《中国电子报》记者说，“随着业界对霍尔传感器的投资越来越多，它会开启一些新的应用市场，例如单芯片磁性罗盘应用市场等。”
“由于需要采用霍尔传感器的应用领域，如汽车、电机、手机和电脑都已经采用了该器件，而且这些市场在未来几年的增长较为稳定，而其他一些新的应用市场又不足以与上述几个市场相比，因此霍尔传感器在全球总的市场容量是较为稳定的，每年的增长率保持在5%%到10%%之间。”霍尼韦尔公司霍尔传感器产品市场经理汤浩滨向《中国电子报》记者介绍说，“目前中国的市场容量每年在一两亿美元左右。由于越来越多的设计企业转移到中国，中国市场的年增长率可以达到20%%到30%%。”他还介绍说，在各种传感器产品中，目前霍尔传感器的应用量排名第三。
霍尔传感器在中国的高速增长态势也得到了处于市场前沿的分销商的认可。代理Melexis产品的星亮电子北京办事处的陶相逸介绍说，由于人们对汽车安全、排放以及舒适度等的要求越来越高，使得汽车电子的应用几乎呈现指数级增长。与此同时，霍尔传感器应用也呈现高速增长。因为各种应用电机的部件、节气门位置的检测、各种阀体位置的检测都会用到霍尔传感器。而且，在中国汽车市场中，国外厂商为了降低成本，陆续将零部件拿到中国进行设计和生产，这也进一步提升了中国市场霍尔传感器的应用量。而代理霍尼韦尔产品的深圳市贝尔特电子有限公司的刘先生则介绍说，这两年他们接触到的工业控制市场对霍尔传感器的需求增长率以两位数递增。“这在市场上算是增速非常高的产品了。”他说，“只要是用到无刷电机的市场就需要霍尔传感器。”

呈现五大发展趋势

霍尔传感器应用的领域不同，因此各个市场对它的要求也不尽相同。“手机市场对霍尔传感器的主要要求包括尺寸、功耗和可调节的阈值。”Patrick Long对《中国电子报》记者分析说，“其中，可调的阈值允许客户改变磁铁的大小(或者说是磁场的大小)。这样，客户在不同的应用中，在采用同一个传感器的情况下，可以使用不同的磁铁。而且，为节省空间，客户可以使用最小的磁铁。”
在工业和汽车应用方面，霍尔传感器首先要满足工业或汽车认证对器件的要求，例如安全性、稳定性和温度范围要达到相应的级别。
随着这些终端应用产品的不断发展，霍尔传感器也呈现出五大发展趋势：
一是微型化趋势。市场上很多霍尔传感器都采用了各种小型封装。最近，美信宣布将推出一种采用μCSP封装（微米芯片级封装）的霍尔传感器，它的面积只有1mm×1mm，这样的尺寸非常适合空间较小的应用，例如手机、电动机中的间隙等领域。
二是高集成度。目前，霍尔传感器已经成为智能传感器。“例如，厂商基本上已经把各种保护电路和补偿电路、转换器集成到了霍尔传感器上。”汤浩滨介绍说，“而为了实现可编程霍尔传感器，厂商将EEROM（电可擦只读存储器）集成进来也是一种趋势。他补充介绍说，国内的需求正在向高端可编程霍尔传感器的方向发展。因为可编程霍尔传感器可以降低客户生产环节的失效率，缩短生产的周期，提高生产的效率，所以受到客户的欢迎。
三是温度性能。Melexis产品经理Vincent Hiligsmann曾经介绍说，霍尔传感器如何在高温下长时间保持较高的可靠性将成为工程师的重大课题。因为，当霍尔传感器长期处于较高的工作温度时，芯片与基板之间的引线键合(bonding)将可能出现松动或断裂等现象，从而影响传感器的正常工作。而汤浩滨则进一步介绍说，目前多数霍尔传感器的工作温度是65℃到85℃，这在汽车中还可以适用。但在一些工业应用中，工作温度高达160℃甚至185℃，霍尔传感器要适合这些场合的应用还需提高温度指标。
四是高灵敏度。目前霍尔传感器最高的灵敏度可以达到几十高斯。在工业和汽车应用领域中，灵敏度在200高斯到500高斯的霍尔传感器就可以很好地完成应用任务。不断提高霍尔传感器的灵敏度可以开启新的应用市场，因此，这也是业界努力的目标。Patrick Long表示，霍尔传感器目前的挑战之一就是电路必须能感应非常小的磁场以及磁场的细微变化。
五是新的霍尔元件结构。一般线性霍尔传感器要实现旋转位置的测量，要采用非常复杂的结构，而好的结构在国际上都有专利。采用这些结构的企业需要缴纳专利费。为此，一些企业推出测量水平磁场的霍尔传感器，它可以更易实现旋转的测量，因此没有专利费问题。
此外，霍尔传感器最初是被广泛应用到汽车电子和工业控制中的，随着它在消费电子市场上的应用越来越广，例如进入游戏机手柄、电动玩具等应用中，如何控制功耗和成本也是厂商面临的挑战。而且，它还面临生产测试技术方面的挑战。

厂商频推新产品

美信将在今年10月推出单霍尔传感器和双霍尔传感器的样片。据悉，新产品的重要特色是小尺寸、低功耗以及可调节的阈值电压。其中，单霍尔传感器采用μCSP封装技术，面积只有1mm×1mm；工作电流仅为1μA。双霍尔传感器将两个霍尔传感器集成在一个封装中，并集成了处理器和FPGA（现场可编程门阵列），可以直接测量一个轴的位置和方向。双霍尔传感器可以被应用到滚动键或滚动条中，这些部件可以应用到手机或数码相机产品中。
Melexis公司今年重点推广MLX90316产品。该产品是一种三轴霍尔传感器，能够测量水平磁场，这使它能够更容易地测量旋转位置，主要应用于汽车电子中。
霍尼韦尔今年重点推广SS361RT和SS461R两个产品，它们应用于工业控制中。这两个产品的主要特点是采用小尺寸封装技术，低电压供电，能够应用到工业领域的手持产品中。

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MEMS传感器与霍尔传感器的比较

MEMS（微机电系统）传感器是近两年来传感器市场上的明星产品。特别是MEMS加速度传感器被应用于iPhone和Wii游戏机后，使这一类型传感器名扬四海。因此，一提到传感器技术，很多人总会联想到MEMS传感器，并拿其他传感器技术与它进行比较。
本报记者通过对意法半导体、霍尼韦尔以及宁波江东睿辰电子科技有限公司的采访，将MEMS加速度传感器与霍尔传感器在原理、工艺、测量对象以及应用等方面进行比较（见下表）。展望未来，两者的组合也可以开辟新的应用。