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深圳市华夏磁电子技术开发有限公司

深圳市华夏磁电子技术开发有限公司. 磁电子学及其应用. 2001 年 8 月 5 日. 今天与您分享什么？. 一、 巨磁电阻（ GMR ）效应来源及磁电子学的提出 二、 GMR 技术的核心技术 三、 GMR 技术应用领域及 GMR 磁传感器的应用 四、 库万军博士海外留学的主要成果 五、 项目提出的背景 六、 立项的动机及意义 七、 项目的主要历程及进展 八、 GMR 传感器应用的市场前景 九、 愿与您携手共创未来 十、 致谢. GMR 效应的发现及 磁电子学的确立.

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  1. 深圳市华夏磁电子技术开发有限公司 磁电子学及其应用 2001年8月5日

  2. 今天与您分享什么？ 一、巨磁电阻（GMR）效应来源及磁电子学的提出 二、GMR技术的核心技术 三、GMR技术应用领域及GMR磁传感器的应用 四、库万军博士海外留学的主要成果 五、项目提出的背景 六、立项的动机及意义 七、项目的主要历程及进展 八、GMR传感器应用的市场前景 九、愿与您携手共创未来 十、致谢

  3. GMR效应的发现及 磁电子学的确立 • 1988年，法国巴黎大学，在纳米结构的层间反铁磁偶合的Fe(2nm)/Cr(0.9nm)多层膜中，发现电阻随外磁场而发生巨大变化的现象，此现象定义为巨磁电阻（GMR）效应。其物理机制是与传导电子自旋有关散射。 • 1995年，基于GMR研究而发展成为一门新型的学科---磁电子学。超导材料(CMR)和绝缘材料(TMR)。

  4. GMR效应的来源

  5. 层间偶合多层膜GMR效应特性曲线

  6. 自旋阀（spin-valve)多层膜GMR 效应特性曲线

  7. GMR技术的核心 • 优越的GMR磁性薄膜 • 先进的集成电路设计 • 合理的半导体集成工艺

  8. GMR技术的应用 A. 计算机领域(硬盘驱动器作为读出磁头) 1998年，IBM. 2000年, 磁头市场占有率95%, 10亿美元/季度 B. 磁随机存储器 2001年，摩托罗拉及IBM公司. 1000亿美元/每年的市场容量 C. 磁场传感器 1994年，NVE. 测量磁场电流位移及角速度。电子电力及自动化控制 D. 全金属计算机及逻辑元件 正在研制

  9. GMR磁传感器应用领域 • A. 电机（2000年，深圳3亿只），无刷电机 • 转子磁极位置，定子电枢电流转向器，转速检测，过载保护器 • B. 电子电力技术 • 开关电源（1999年，DC-DC转换器，30亿美元） • 电流传感器—检测，控制及保护。2010年，0.3V—120A • 变频器过流保护器等 • C. 能源管理 • 电度表，电网的自动检测 • Ｄ. 磁信息读写 • 磁性编码器，读出磁头，验钞机及高级罗盘等 • Ｅ. 汽车工业 • ＡBS刹车系统，里程表，点火系统。高级轿车需60只 • Ｆ. 工业自动控制，机器人，办公自动化，家电及安全

  10. GMR硬盘驱动器磁头结构

  11. ⊙ Word line Insulator Sense line Insulator Sense Current × 0 State 1 State × × R R Word current Word current * Non-volatility, Low time constants (less than 1ns) GMR磁随机存储器的原理

  12. GMR RAM和半导体RAM的比较 美国国防部2000年报

  13. V input V output R1 R2 R2 R1 V output = V input (R1-R2)/(R1+R2) 无外磁场 外磁场 +BIAS -BIAS R1 R1 R2 R2 GMR惠斯登电桥磁传感器原理

  14. 层间偶合多层膜GMR磁传感器

  15. GMR传感器优越的性能价格比

  16. 国内外对GMR磁场传感器研究及应用 • 国外的研究及产业化 • 美国：IBM，HONEYWELL，NVE，Seagate，Read-write，Motorola • 欧洲：PHILIPS，SIMENS，BOSCH • 日本：日立制作所，TDK，松下，SONY，东芝等在进行研究 • 仅有NVE公司生产和销售。 • 国外的研究及产业化 • 国内的研究 • 九十年代初开始，中科院物理所，北京大学，南京大学，兰州大学，山东大学，电子科技大学，华中理工大学，上海交通大学等。国内仅仅局限于科学研究及材料制备，最近中科院物理所和中科半导体联合进行磁随机存储器（MRAM）的研究和开发。

  17. GMR磁传感器在车辆监控方面应用

  18. GMR磁传感器在航运方面应用

  19. GMR位移传感器的原理

  20. GMR位移传感器的具体应用

  21. GMR二维位移磁传感器

  22. 磁接近开关性能价格的比较

  23. GMR角度磁传感器

  24. GMR角度磁传感器的输出特性

  25. GMR磁传感器在验钞机方面应用

  26. GMR生物传感器

  27. GMR磁传感器在检测电流方面应用

  28. SPIN-VALVE型磁传感器特性

  29. GMR磁传感器在开关电源方面的应用

  30. 几种电流传感器的性能及价格比较

  31. 灵敏度 (mV/V*Oe) 线性范围 (Oe) 结构及材料 偏磁技术 INESC (库万军) 0.21 ±135 NiFe/CoFe/Cu 多层膜 CoFe/CoPt 双层膜 INESC (库万军) 0.17 ±200 NiFe/CoFe/Cu 多层膜 CoPt膜 (两矫顽力) INESC (库万军) 1.3 ±20 SPIN-VALVE 两次沉积 INESC (库万军) 探测磁场X-Y分量的集成元件 INESC (库万军) 数字、脉冲型 库万军博士海外留学的主要成果

  32. 项目提出背景 • 21世纪人类跨入信息时代 • 世界信息电子产品将到18000亿美元 • 美国制定“为了21世纪的信息技术”（IT2）及纳米计划等 • 信息技术三大支柱 • 传感器技术 • 通信技术 • 计算机技术 • 国家“十五”规划：实现“中国芯” • 到2005年，国内信息电子产品将到20000亿元 • 传感器技术列为国家鼓励重点发展产业

  33. GMR传感器市场前景 • 世界：2000年电子信息产品市场13000亿美元到2005年市场规模达到18000亿美元，其中计算机类产品为5200亿美元，通信类产品为1800亿美元，消费类电子产品为1600亿美元，元器件类产品为5000亿美元。 • 日本：1998年磁传感器年产量达17.18亿只，占传感器产量的39.1%，数量在各类传感器中居首位；年产值1268亿日元，占总份额的25.2%，位居第二位。磁传感器在信息领域里产量占63.8%，产值占75.7%，产量产值均居第一位；在家电领域里产量占38.4%，居第一位；在医疗领域产量占56.7%，居第一位 • 我国：1990年传感器产量已达1亿只，产值5.8亿元，利税1.7亿元；1999年，我国传感器的产量达8.7亿只，产值52亿元，2000年产量达10亿只，产量达60亿元

  34. 国内磁场传感器市场需求预测 中国机电日报2001年3月14日

  35. GMR传感器立项的动机 • 磁性薄膜半导体集成在国内发展仅仅是一个迟早问题，“国产化”责无旁贷。 • GMR磁场传感器为磁性芯片国产化找到了突破点。 • 建立一个平台，聚集海内外人才，共同发展民族工业 • 经济利益可观 • 优越的性能价格比 • 巨大市场容量 • GMR技术是磁性行业发展的前沿科技

  36. GMR传感器立项的意义 • 意味着“中国磁性芯片”这一新型产业的确立 • GMR磁场传感器=磁性薄膜+纳米技术+半导体集成 • “磁电子学”方兴未艾 • 奠定我国磁电子学的应用基础 • 为GMR磁头，随机存储器，薄膜电感，薄膜变压器的国产化奠定基础 • 半导体器件与磁性器件集成在一起，成为可能 • GMR磁场传感器已列入国家的重点发展项目 • 科技部“香山科技会议”和国家计委“中国纳米计划”

  37. 项目实施主要历程 • 2000年12月11日，成立深圳市华夏磁电子技术开发有限公司，注册资金100万人民币。留学博士两名，中科院研究员一名，高级工程师多名。 • 2001年6月，融资2000万人民币，增资扩股到3030万人民币。建立国内首条巨磁电阻（GMR）磁场传感器芯片生产线，将实现磁性芯片的国产化。

  38. 项目进展情况 （一）获得证书 • 2000年11月24日，获得深圳市科技局成果处科技成果鉴定 • 2000年12月27日，获得深圳市民营高科技企业证书 • 2001年1月16日，“GMR电流传感器及次级产品开发项目”获得“深圳市高新技术项目认定证书” • 2001年5月，“巨磁电阻（GMR）传感器芯片在深圳市计划局及盐田区立项。

  39. 项目进展情况 （二）项目申报 • 2001年2月12日，申报深圳市科技计划支持项目，已得到市科技三项经费 50万的无偿资助。 • 2001年2月20日，深圳市科技局推荐申报“国家科技成果重点推广计划”。 • 2001年5月，“巨磁电阻（GMR）传感器芯片”申报国家计委立项。 华夏公司情况

  40. 项目进展情况 （三）次级产品开发 • GMR电流传感器——专利申请中/客户使用 • GMR电流过载保护器——专利申请 • GMR位移传感器——客户使用 • GMR磁敏接近开关——客户使用/定单 • 数字脉冲传感器——新型/远程抄表

  41. 华夏磁电子全体同仁愿与您携手共创未来

  42. 致 谢 ！

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