之前寫過一篇關(guān)于TMR技術(shù)功能和優(yōu)勢的內(nèi)容，因而也收到一些技術(shù)工程師的回應(yīng)和問詢，主要關(guān)于國內(nèi)TMR的環(huán)境和目前現(xiàn)狀。

其實非常能夠理解終端或者集成商對于國內(nèi)技術(shù)的關(guān)切度，因為不管從元器件哪個分支去評估，國內(nèi)廠商對標國外廠商，在元件產(chǎn)品檔位相當?shù)那闆r下，往往都具有成本低、運輸快、量產(chǎn)猛這些實打?qū)嵉膬?yōu)勢。而元器件廠商又是一個靠量產(chǎn)和出貨來謀求生存和發(fā)展的行業(yè)，所以能否享受到這些優(yōu)勢帶來的紅利，是至關(guān)重要的。但矛盾點也非常明顯，在于一些高精尖的前沿技術(shù)，事實上國內(nèi)并沒有成熟配套的產(chǎn)品線，一直是處于追趕國外節(jié)奏中，而如果沒有達到國外技術(shù)的高端性，上述說的這些實打?qū)嵉膬?yōu)勢也只不過是一種“低價買低端”的無奈之舉，依然無法從頂尖技術(shù)中獲得優(yōu)勢應(yīng)用的延展性。而TMR其實就屬于這種。今天就主要來說一下，TMR技術(shù)在國內(nèi)的綜合現(xiàn)狀和技術(shù)壁壘性，以及未來的國內(nèi)破局點。

01

歷史原因是國內(nèi)TMR先天不足的根源

可能先天不足導(dǎo)致土壤匱乏是國內(nèi)眾多高精技術(shù)及其行業(yè)得不到有效發(fā)展的通病，而TMR的現(xiàn)狀可能是尤其顯著的一支。

從歷史去看，這個短板問題會顯露得尤其尖銳和露骨。從1856年威廉·湯姆森發(fā)現(xiàn)磁阻效應(yīng)，到1975年Michel Julliere發(fā)現(xiàn)低溫條件下TMR效應(yīng)，國外科學(xué)家花了近120年。然后又用了20年，在1995年Terunobu Miyazaki 和Moodera才發(fā)現(xiàn)了室溫下的TMR，這才把TMR推向?qū)嵱没?，當然這個實用化依然是停留在極少數(shù)的工業(yè)級和學(xué)術(shù)級。之后的11年內(nèi)，TMR技術(shù)在國外可以說是迅猛崛起的11年，先是發(fā)現(xiàn)MgO作為新一代絕緣層材料（替代了原有材料鍺Ge），然后發(fā)現(xiàn)了CoFeB/MgO/CoFeB材料的高電阻率變化，接踵產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)是第一批次專注于TMR技術(shù)研發(fā)的公司開始冒頭，其中包括我之后會提及的專注TMR技術(shù)型公司Crocus，而從那時起TMR技術(shù)算是正式獲得業(yè)界重視并進入大規(guī)模商業(yè)開發(fā)階段，這里劃個重點，國外對于該項技術(shù)的發(fā)現(xiàn)到商業(yè)化經(jīng)歷了整整150年，盡管這個時間里有很多冗余處在發(fā)現(xiàn)停滯狀態(tài)，但對于技術(shù)的發(fā)明和探索依然存在100多年的積累，這保證了國外在該項技術(shù)上有著絕對優(yōu)勢和相對壟斷性，這是無可辯駁的。那反觀國內(nèi)呢？有據(jù)可查的搜索資料里，國內(nèi)最早投入TMR技術(shù)研發(fā)的公司多維成立在10年前，并且先進技術(shù)和產(chǎn)品依然選擇從國外引進，這在早年的網(wǎng)絡(luò)wiki問答里得到較為官方的回復(fù)。縱使?jié)M打滿算，國內(nèi)TMR技術(shù)的發(fā)展時間遠遠不足國外的十分之一。

（內(nèi)容選自網(wǎng)絡(luò)）

至此，拋開國家屬性和關(guān)系這些復(fù)雜因素，就技術(shù)論技術(shù)而言，對于TMR國內(nèi)現(xiàn)狀應(yīng)該可以產(chǎn)生比較明晰的認識，我國在TMR技術(shù)領(lǐng)域確實存在落后先進國家的情況，當然百余年的積淀差距一定在迅速縮小，但也遠非幾年之功可以趕上。

02

TMR的技術(shù)壁壘不只是技術(shù)，也是行業(yè)頑疾

很多人一定會存在不解或者不服，我們國家是舉世公認的工業(yè)生產(chǎn)和制作大國，工業(yè)GDP萬億級，為何會追趕不上國外先進技術(shù)，TMR的技術(shù)壁壘到底在哪里？從筆者的角度看，這個壁壘性是技術(shù)和行業(yè)環(huán)境共同構(gòu)筑的，并非短期內(nèi)可以改變。

一方面是技術(shù)，事實上對于TMR來說，核心技術(shù)唯有兩類，材料和制造。在當下，TMR的技術(shù)原理其實已經(jīng)沒有那么神秘不可知了。但是在商業(yè)化和工業(yè)化使用時，對于使用隧穿磁阻效應(yīng)的模塊，如何在封裝大小、線性度、敏感度、測量范圍、測量精度、接觸形態(tài)，包括成本上產(chǎn)生差異和優(yōu)勢，這是全新命題。而這個命題里，材料，尤其是絕緣體材料，可能是重中之重。所以對于TMR技術(shù)公司來說，爭的向來不是某一個新配件或者新產(chǎn)品的發(fā)明，爭的是專利，更準確地說是材料專利和制造專利，材料決定了TMR技術(shù)的先進性，而制造決定了TMR先進性的實現(xiàn)度和產(chǎn)能。也正是這兩方面，基于專利的保護性，讓國外技術(shù)企業(yè)在面向國內(nèi)企業(yè)時，無論是哪種形式的技術(shù)引出或者輸出依然處在一個技術(shù)封鎖的狀態(tài)之下。這是第一層壁壘。這里可以順勢提一下對于選擇TMR技術(shù)供應(yīng)商的甄別，因為這里面有一個比較有趣的現(xiàn)象，有些技術(shù)公司對外展示了諸多專利，但細數(shù)材料和制造專利很少，而有些公司專利量不多甚至官網(wǎng)不可查，對于材料和制造專利也模糊露出，生怕被業(yè)內(nèi)找到進一步研發(fā)的線索，而實際上卻是個隱藏大佬，所以基于排雷原則，請務(wù)必好好咨詢和檢索TMR材料和制造上的能力是甄別TMR供應(yīng)商技術(shù)實力的硬道理。

第二層壁壘來自于行業(yè)內(nèi)部競爭和戰(zhàn)略定位，更準確的說是工業(yè)技術(shù)研發(fā)和制造企業(yè)所在的行業(yè)。我國的工業(yè)化研發(fā)和制造處在一個非常高速的增長期，這其中的本質(zhì)原因在于在世界舞臺上，我國的工業(yè)市場格局是一個典型的買方市場。某種程度上，客戶決定了行業(yè)的產(chǎn)能結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量、形態(tài)，甚至是國內(nèi)的內(nèi)部競爭關(guān)系。而在國內(nèi)低成本優(yōu)勢戰(zhàn)略的巨大紅利之下，行業(yè)內(nèi)的企業(yè)們是選擇迎合適配還是選擇挑戰(zhàn)突破是一個昭然若揭的選擇題。這也造就了國內(nèi)工業(yè)企業(yè)的戰(zhàn)略定位大環(huán)境，普遍會把自己定義為世界舞臺上的領(lǐng)先者或者不可或缺人，少數(shù)才會把自身戰(zhàn)略定位到跟隨派或者稀有技術(shù)補缺人。這個定位的差異并不是簡單的口號差異，這直接關(guān)系到企業(yè)，乃至整個大行業(yè)，在資源配置、技術(shù)重心、未來布局等諸多方面的長期計劃。同時，這也意味著在這樣的大環(huán)境之下，TMR技術(shù)作為眾多新型技術(shù)里的一支，要在國內(nèi)得到自主性地重點培育，是非常困難的。但在國外，這個狀態(tài)幾乎可以說是截然相反。西方工業(yè)化早就進入了成熟階段，甚至有些已經(jīng)進入了衰退階段。這讓西方的工業(yè)企業(yè)養(yǎng)成了更“惜命”的戰(zhàn)略思考，在大環(huán)境不景氣的時候，沒有理由維持增長型的戰(zhàn)略態(tài)勢，戰(zhàn)略緊縮才是生存之道，把自己定位成“領(lǐng)先者”的企業(yè)只有那鳳毛菱角的幾個“金剛鉆”。而在這種格局之下，多元領(lǐng)域下的技術(shù)壁壘只會更穩(wěn)固，這保證了在他們的賣方市場下，他們可以前進的更扎實。

03

TMR的性能差距到底有多大？

說了那么多環(huán)境和技術(shù)方面的現(xiàn)狀，我們不妨聚焦下具體產(chǎn)品，這無疑可以對TMR性能差異有更直觀的了解。結(jié)合我上一篇《隧穿磁阻技術(shù)，磁傳感器的領(lǐng)軍者》提到的TMR的應(yīng)用分支，我選擇分別聚焦在電流檢測向、線性檢測向以及旋轉(zhuǎn)角度檢測向的不同TMR模塊產(chǎn)品性能進行對比。而在品牌上，我選擇了Dowaytech（多維）、Sinomags、TDK以及Crocus（Murata）四個企業(yè)的產(chǎn)品，其中Crocus就是上文提到的第一批專注TMR技術(shù)的公司，它代表了TMR技術(shù)在世界范圍的當下制高區(qū)之一，同時也代表了在國內(nèi)目前可獲取渠道上TMR技術(shù)的先進上限，由于在亞太地區(qū)運作問題，Crocus是由Murata村田制作所進行獨家授權(quán)代理，所以記為Crocus（Murata）。

首先在電流檢測和線性檢測領(lǐng)域，我在上一篇《隧穿磁阻技術(shù)，磁傳感器的領(lǐng)軍者》有提到，電流和線性測量，可能是TMR傳感器最大最有價值的應(yīng)用方向之一了。原因是，無論對于液位計測量還是超大電流檢測，磁傳感器有著先天優(yōu)勢，而TMR的高精度、小體積和穩(wěn)定性又是眾多磁傳感器優(yōu)勢中的戰(zhàn)斗機。

（點擊可查看大圖）

通過比較不難看出，在電流測量范圍內(nèi)大于±1000A可能是行業(yè)高點，而對于線性測量來說，±20mT的范圍區(qū)間也是一個高基準值，在這2個區(qū)間內(nèi)，基本上也可以覆蓋到了當下對應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的全應(yīng)用層。但在這個層面之后，性能的差異就變得明顯起來。

首先是封裝尺寸，Crocus（Murata）最小的CT100（DFN），大概只有Sinomags的STK-GB的1/4758，螞蟻和大象的尺寸差距，同比也只有Dowaytech的1/12.8，這個大小差別不可謂不駭人。我舉個例子，或許更能解釋為什么小型化那么重要了。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的下階段布局，智能開關(guān)和電流檢測系統(tǒng)已經(jīng)開始走入視線，而在這個技術(shù)應(yīng)用下，磁傳感技術(shù)一定是當仁不讓的首選，當然嚴謹一點說，不能保證TMR是唯一之選，但是在TMR模塊的選擇范圍內(nèi)，小型化的極限直接決定了下一代的物聯(lián)開關(guān)系統(tǒng)，乃至生態(tài)衍生產(chǎn)品存在或者不存在兩種可能性，這也是為什么越是先進的元件模塊越往小型化去制作，RFID是這樣，TMR也是這樣。第二個重要性能差異在于線性度，線性度是TMR傳感器體現(xiàn)其精度的重要指標。線性度上下幅度越小，說明測量數(shù)據(jù)的基本誤差極限和影響量引起的改變量極限越小，這里的影響量指的是類似于溫度、濕度、光線等環(huán)境干擾元素，更簡單地說也就是測量越精準。在數(shù)據(jù)來看，±0.5%(MAX)表示最多產(chǎn)生±0.5%的線性誤差極限，±1%(TYP)表示普遍典型產(chǎn)品會存在有±1%的線性誤差極限，這樣去看，其實不存在什么可比較性，這里反而值得一說的是Dowaytech的±1.2%(TYP)，從有干擾因素的環(huán)境下的應(yīng)用產(chǎn)品端去審視這個性能，都是一個巨大的短板。因為事實上來說，TMR技術(shù)所在的領(lǐng)域要脫離干擾因素從目前看是相對比較難的，無論是電表水表的液位計、充電樁、光伏太陽能板，一定會需要面對干擾環(huán)境，較高的線性誤差極限就很有可能會帶來較高的次品率和不良率。第三個重要性能差異在于靈敏度。其實靈敏度的差異是一個根據(jù)產(chǎn)品和應(yīng)用需求來決定好壞的標準。有些應(yīng)用需求需要高靈敏度來極限化響應(yīng)時間，而有些應(yīng)用需求需要不高的靈敏度去增強測量數(shù)據(jù)時的穩(wěn)定性。所以這是一個應(yīng)需決定的性能。

綜上去看，電流檢測和線性檢測向的TMR技術(shù)Crocus（Murata）的優(yōu)勢非常明顯。

我們再來看旋轉(zhuǎn)角度檢測的TMR相關(guān)模塊性能。同樣在360度無接觸標準下，3塊TMR模塊的性能差別也有了些微的體現(xiàn)。首先依然是封裝尺寸上，Crocus（Murata）的CT310（DFN）僅是Dowaytech TMR3005的1/4.5，TDK TAS2143-AAAA的1/10.7。而在精確度方面，最高0.6°的精細基準也確實會比0.6°(TYP)下的不確定性來的更有技術(shù)保障，更遙遙領(lǐng)先0.8°的上限精度。自此，Crocus（Murata）的優(yōu)勢已無需過多標榜，屬于有目共睹的技術(shù)領(lǐng)先態(tài)勢。

那這么來看，我國的TMR發(fā)展豈不是遙遙無期？也并非沒有破局點。從發(fā)展來說，TMR對于未來各領(lǐng)域的應(yīng)用幫助是劃時代意義的。當我們放下國別，從技術(shù)務(wù)實出發(fā)，重新尋求國內(nèi)技術(shù)和應(yīng)用的增長方式，可能才有機會在未來真正把我國的領(lǐng)先技術(shù)帶到世界舞臺上和西方分庭抗禮。而眼下，從需求培育端出發(fā)，無論是引進和采購，盡可能靠攏國際化最新型技術(shù)優(yōu)勢，讓更多有價值的應(yīng)用和領(lǐng)域發(fā)展起來，維系住TMR等先進技術(shù)的市場需求，倒逼買方市場進行先進技術(shù)需求的釋放，這樣才能良性驅(qū)動先進技術(shù)在國內(nèi)環(huán)境下的蓬勃發(fā)展。

責(zé)任編輯：lq