芯微传感器 三大可靠性抓手，揭秘纳芯微磁传感器出货超亿颗的秘密

三大可靠性抓手，揭秘纳芯微磁传感器出货超亿颗的秘密

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）磁传感器是传感器中重要的品类，是电流传感、接近传感、线性位置检测、转动速率检测、旋转位置检测等传感器主要实现方式之一，在汽车、工业、能源和消费电子等领域有着广泛的应用。根据贝哲斯咨询的统计数据，2022年全球磁传感器市场规模为224.25亿元（人民币），预计到2028年将达到463.32亿元，2023-2028期间的年均复合增长率（CAGR）高达12.83%。

过往，人们提到磁传感器，主要讨论的都是几家国际厂商。随着终端市场对磁传感器需求爆发，国产磁传感器厂商紧抓这波机遇，目前已经初见规模。根据纳芯微最新发布的2023年业绩报告，其传感器产品营收实现逆势增长，2023年实现营业收入16575.26万元，同比增长49.18%。纳芯微磁传感器技术市场经理谢奔在和记者交流时表示，“当前纳芯微磁传感器产品出货量已经超过1亿颗，汽车和工业等领域的一些头部厂商都已经是我们的客户。”

出货超1亿颗是一个门槛，也是一个契机，那么纳芯微是如何完成这一成绩的？有哪些引领市场的核心技术？在这篇文章中将给出答案。

磁传感器基于电磁感应原理，对位置、速度、电流等变量进行检测。如果按照技术原理来分，磁传感器主要分为霍尔（Hall）传感器和磁阻传感器两大类，其中磁阻传感器又可以继续细分为AMR（各向异性磁阻）、GMR（巨磁阻）、TMR（隧道磁阻）三大类。

霍尔传感器利用霍尔效应对磁场进行检测，是目前磁传感器中最大的门类。主要原因在于，霍尔传感器发展历史悠久、技术成熟，且可以用硅基工艺制造。谢奔从产品设计的角度谈道：“在磁传感器领域，霍尔传感器出现时间最早，在产品设计方面就会有两大明显的优势：其一是应用于霍尔传感器的成熟IP比较多；其二是硅基工艺让霍尔传感器更加有益于产品集成。”按照Yole的统计数据，以出货量口径计算，霍尔传感器在磁传感器中占比高达69%，AMR、GMR、TMR传感器占比则分别是13%、5%和13%。

从技术发展来看，霍尔传感器之后，依次出现的技术是AMR、GMR、TMR。作为最新的技术，TMR在低功耗和高精度方面，有着天然的优势。

正如上述数据所示，目前磁传感器发展正处于高速增长期。作为一个大的传感器类别，磁传感器能够长久存在且不断进行技术迭代，背后的支撑力是庞大的市场需求。磁传感器具有精度高、响应速度快、灵敏度高，且具有无接触、无摩擦、无振动等优点，广泛用于汽车、工业、消费电子、医疗器械、计算机等领域，主要的产品形态包括磁位置传感器、磁速度传感器、磁开关、磁电流传感器、电子罗盘和锁存器等，市占比分别为38.2%、20%、16.8%、16.2%、8.5%和0.3%。

作为现代传感器产业的一个主要分支，磁传感器不仅产品类别丰富，且应用广泛。谢奔指出，纳芯微公司的使命是“‘感知’‘驱动’未来，共建绿色、智能、互联互通的‘芯’世界”。因而，磁传感器是纳芯微重要的产品布局。目前，纳芯微在磁传感器方面共有四大产品矩阵：

对照上面的市占比信息，可见纳芯微的磁传感器类别是非常全面的，技术上主要倾向于布局成熟的霍尔传感器，以及TMR磁阻效应传感器。记者对比纳芯微和多家厂商的磁传感器产品后发现，无论是基于怎样的技术原理，纳芯微磁传感器在精度和灵敏度方面都有一定的优势，谢奔称，这是因为纳芯微对此专门做了技术增强，尤其是针对霍尔传感器。

他介绍说，霍尔传感器作为一个历史悠久的磁传感器类别，和其他后面出现的技术（指AMR、GMR、TMR）相比，在精度和灵敏度等方面会有劣势。纳芯微深知这一点，基于多年的传感器调理芯片设计经验，以及在产品开发与应用过程中积累的大量客户需求与应用经验，针对性地设计了一阶+二阶温度补偿电路，保证了霍尔传感器在温度范围内的输出稳定性。

为了让霍尔传感器也能够拥有较高的精度，纳芯微开发了霍尔板堆叠、旋转电流驱动等技术。一般而言，霍尔传感器相比xMR传感器会有更高的噪声，为了实现产品的低噪声，纳芯微在产品内部进行霍尔板堆叠，虽然产品内部看起来还是一个霍尔点，不过这个点内会包含6个、8个，甚至更多的霍尔板，进而让产品有更加优质的噪声表现。

产品有了更高的信噪比，就会更加容易实现高精度。同时，纳芯微还在霍尔传感器内部加入了旋转电流驱动等专利技术，有两象限旋转或者四象限旋转等多种方式，从而降低了霍尔传感器的零漂，这也能进一步提升产品精度。

谢奔指出，“为了提升霍尔传感器的特征性能，在纳芯微内部，上述这样的技术创新非常多。”他以纳芯微霍尔效应角度传感器举例，该产品一个突出的优势是能够在更宽的温度和磁场变化范围内保持高精度。这主要得益于差分检测与Cordic算法。相关器件采用四盘霍尔差分检测，针对差分后的正余弦信号，又设计了自动增益调整模块，可以将动态变化的原始模拟信号灵活地调整到14bit ADC的70%或80%量程。再加上Cordic算法，纳芯微霍尔效应角度传感器便具有了抵抗外界杂散磁场干扰的能力，不受环境温度变化的影响，器件内的动态角度补偿、滤波器等则进一步提升了测量精度。

记者在和谢奔的沟通中能够明显感觉到，在纳芯微每一款霍尔传感器背后，都会有一个技术创新的故事。通过这些技术创新，纳芯微的霍尔传感器具备了线性区间大，抗干扰能力强，等优点，且产品精度处于行业领先地位，也进一步提升了产品的性价比。和霍尔传感器一样，纳芯微在TMR传感器方面同样进行了大量的技术创新，以进一步发挥TMR在低功耗和高精度方面的技术优势。

除了产品性能方面的优势之外，谢奔表示，无论是当下，还是未来的产品规划，汽车都是纳芯微磁传感器重点关注的方向。为了让产品能够满足汽车应用中复杂、严苛的环境挑战，“高品质”是纳芯微磁传感器的另一张名片。高品质体现在很多方面，包括性能冗余、应力补偿和高可靠性。

首先看性能冗余，谢奔以纳芯微集成式电流传感器举例，产品提供隔离电压功能。其中，SOW-16封装的集成式电流传感器的基本绝缘工作电压是1550Vpk/1097Vrms，是UL62368法规基于其爬电距离8.0mm所允许的工作电压。不过，该产品内部的绝缘物质的绝缘能力远不止于此。在绝缘油中，其最大浪涌隔离耐压（Vsurge）可达10kV。

再看应力补偿，无论是在汽车应用中，还是在工业、能源应用中，外部应力都是一个很大的挑战。为了让纳芯微的磁传感器能够应对这些应力情况，该公司在电路设计和结构设计上都给出了方案。在电路设计上，纳芯微部分产品带有应力补偿功能；在结构设计上，纳芯微磁传感器在形状设计和封装材料选择方面充分考虑了应力的影响，在工程验证阶段，会在变化的环境中根据应力对性能的影响调整框架设计，并选择具有更低应力系数的封装材料。

最后看一下产品高可靠性保障，在这个方面，纳芯微通过三大抓手进行保障——可靠性设计、可靠性验证、高覆盖度下线测试。“在纳芯微内部，针对汽车芯片开发有一套产品设计开发的准则，通过设计审查的方式来评估一颗芯片是否满足汽车应用的需求，在过孔数量、线宽、走线等方面都有非常严格的要求。另外，车规级的磁传感器，不仅需要严格遵循车规级测试和可靠性标准，同时也需要使用车规级电路的设计规则，采用车规晶圆，以及符合要求的车规封测专线。”谢奔说。

根据他的描述，实际上除了这三大抓手，纳芯微针对一些特殊应用的车规级产品的可靠性测试还会“加严”——进行更加严格的额外测试，比如汽车芯片一般会有1000小时的长时间老化测试，纳芯微的标准是双倍的，要测2000小时。

这种严格的产品测试流程在工业和消费级磁传感器方面同样有所体现。同时，纳芯微工业和消费级磁传感器在生产端也有相应的生产管控，比如3西格玛（3σ）管理，进而保障产品无质量问题。

纳芯微磁传感器的应用领域

从应用角度来看，磁传感器的应用是非常广泛的，国计民生的各个领域都有涉及。那么，纳芯微四大磁传感器产品矩阵主要面向哪些领域呢。谢奔回复称，汽车、能源、工业和消费电子是纳芯微磁传感器重点覆盖的领域。

面向汽车领域，纳芯微提供集成式电流传感器、线性电流传感器、角度传感器、车规霍尔开关/锁存器、速度传感器等产品。其中，集成式电流传感器主要用于汽车OBC、DC-DC；线性电流传感器主要用于汽车牵引电机的相电流与母线电流检测；角度传感器主要用于汽车热管理系统水阀位置检测、雨刮器位置检测、方向盘转角位置检测、EGR阀等；车规霍尔开关/锁存器主要用于汽车座椅位置、车窗控制、天窗、尾门位置检测、车载电机换相等；速度传感器主要用于汽车ABS轮速检测。谢奔强调，后续包括主动悬架、EPS等汽车应用，纳芯微的磁传感器也会陆续支持。

面向工业、能源和消费电子领域，纳芯微提供集成式电流传感器、线性电流传感器、工规霍尔开关、工规TMR开关/锁存器等产品。其中，集成式电流传感器主要用于工业变频器、电源、光伏逆变器等领域；线性电流传感器主要用于电流传感器模块等应用；工规霍尔开关主要用于家电、智能门锁、电动两轮车、无人机、鼠标键盘、电动工具、笔记本电脑、民用电表等市场；工规TMR开关/锁存器主要用于工业液位计、干簧管替代、民用表计（水表、气表、热量表）、工业伺服编码器等领域。

纳芯微磁传感器调理芯片主要用于xMR或GaAs霍尔的信号调理。

综合谢奔的深入讲解和纳芯微的官方资料，纳芯微磁传感器品类全、应用广，全面的技术支持在中间起到积极串联作用。针对上述应用，纳芯微提供完善的文档和工具支持、及时的现场技术支持，且工具中有很多易于用户使用的改进。以可编程霍尔开关NSM1030应用为例，GUI上设计了Auto trim功能，用户不需要在应用中手动一步步调整code, 取而代之可以通过一键自动调教的方式自动寻找开关点，大幅提升了编程效率。

此外，和其他磁传感器供应商相比，纳芯微有一个显著的竞争优势就是出色的产品定制化能力。谢奔称，纳芯微有完善的产品开发流程，多年的大客户合作开发经验，保障了开发过程的科学性，降低人为因素造成开发事故的可能性。同时，加严的可靠性测试进一步确保了芯片的可靠性。

“在纳芯微传感器、电源、信号链、驱动、隔离接口等众多产品线中，积累了大量的IP，这些经过不同应用场景验证过的IP可以被芯片设计人员直接调用，从而大大提高开发效率并有效降低产品开发失败、存在品质问题的可能性。这些复用的IP让纳芯微的产品无论是标准品还是定制产品，都具有超高的性价比。”他进一步讲到。

事实上，上面提到的纳芯微速度传感器就属于一款定制芯片，是纳芯微与大陆集团旗下合资公司陆博合作开发的轮速传感器，主要应用于防抱死制动系统（ABS）、车身电子稳定系统（ESP）、自动变速器等控制系统。在这个案例中，纳芯微充分发挥自己的技术优势和领先的产品、市场理解，为陆博提供符合其本土化战略及市场需求的解决方案。据悉，这款产品将于今年第四季度量产，既是一款定制化产品，也是一款面向通用市场的产品。

谢奔表示，“在定制化业务合作中，还有一点也很重要，作为一家上市公司，纳芯微具有稳健的财务能力与业务透明度，保障定制化项目合作方的供应链安全。”

纳芯微电子

纳芯微电子（简称纳芯微，科创板股票代码688052）是高性能高可靠性模拟及混合信号芯片公司。提供传感器、信号链、隔离、接口、功率驱动、电源管理等丰富的半导体产品及解决方案，并被广泛应用于汽车、工业控制、信息通讯及消费电子领域。

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公众号

芯动联科冲刺科创板上市，无控股股东、实控人

6月27日，资本邦了解到，安徽芯动联科微系统股份有限公司(下称“芯动联科”)冲刺科创板IPO获上交所受理，本次拟募资10亿元。

图片来源：上交所官网

芯动联科主营业务为高性能硅基MEMS惯性传感器的研发、测试与销售。目前，公司已形成自主知识产权的高性能MEMS惯性传感器产品体系并批量生产及应用，在MEMS惯性传感器芯片设计、MEMS工艺方案开发、封装与测试等主要环节形成了技术闭环，建立了完整的业务流程和供应链体系。

公司主要产品为高性能MEMS惯性传感器，包括MEMS陀螺仪和MEMS加速度计，均包含一颗微机械(MEMS)芯片和一颗专用控制电路(ASIC)芯片。陀螺仪和加速度计通过惯性技术实现物体运动姿态和运动轨迹的感知，是惯性系统的基础核心器件，其性能高低直接决定惯性系统的整体表现。硅基MEMS惯性传感器因小型化、高集成、低成本的优势，成为现代惯性传感器的重要发展方向。

图片来源：公司招股书

财务数据显示，公司2019年、2020年、2021年营收分别为7989.10万元、1.09亿元、1.66亿元;同期对应的归母净利润分别为3792.58万元、5189.91万元、8260.51万元。

根据上海证券交易所发布的《上海证券交易所科创板股票发行上市审核规则》，公司选择如下具体上市标准：“预计市值不低于人民币10亿元，最近两年净利润均为正且累计净利润不低于人民币5,000万元，或者预计市值不低于人民币10亿元，最近一年净利润为正且营业收入不低于人民币1亿元。”

本次拟募资用于高性能及工业级MEMS陀螺开发及产业化项目、高性能及工业级MEMS加速度计开发及产业化项目、高精度MEMS压力传感器开发及产业化项目、MEMS器件封装测试基地建设项目、补充流动资金。

图片来源：公司招股书

截至本招股说明书签署日，公司不存在控股股东及实际控制人。

芯动联科坦言公司存在以下风险：

(一)产品研发失败以及技术升级迭代的风险

MEMS传感器是信息获取和交互的关键器件，为适应市场需求及应对行业竞争，公司需要投入大量的人力及资金，对现有产品进行升级改造以及研发新产品。MEMS惯性传感器属于技术密集型行业，核心技术是企业保持竞争力的关键。多年来公司始终专注于高性能MEMS惯性传感器的研发及产业化应用，2019年度、2020年度和2021年度公司研发投入分别为1,534.27万元、2,601.97万元和4,050.65万元。由于MEMS惯性传感器的基础研发周期较长，如公司不能准确预测产品的市场发展趋势、及时研究开发新技术、持续升级产品性能，将面临产品研发失败及技术升级迭代的风险，进而影响公司业绩。

(二)业绩下滑风险

2019年度、2020年度和2021年度，公司营业收入分别为7,989.10万元、10,858.45万元和16,609.31万元，扣除非经常性损益后归属于母公司股东的净利润分别为3,582.02万元、4,443.83万元和7,266.49万元。报告期内公司营业收入快速增长，主要系公司产品性能指标达到国际先进水平，能够满足客户关于高性能的要求，随着客户需求的增加，产品销量迅速增长。

公司的经营业绩很大程度上受到下游客户需求波动的影响，如果未来宏观经济形势或产业政策发生重大不利变化，导致下游各应用领域客户需求减少，将会对公司业绩造成不利影响。

(三)经营季节性风险

2019年度、2020年度和2021年度，公司主营业务收入分别为7,945.54万元、10,821.15万元和16,585.14万元，其中2019年下半年、2020年下半年和2021年下半年的主营业务收入分别为7,024.97万元、8,583.11万元和12,276.05万元，占主营业务收入的比重分别为88.41%、79.32%和74.02%。公司下半年收入占全年收入比例较高，主要因为直销客户及经销最终客户主要为我国大型央企集团及科研院所，采购需求集中于下半年，公司确认收入时间多在第三和第四季度，经营存在一定的季节性风险。

(四)技术人员流失或泄密风险

公司作为一家高性能硅基MEMS惯性传感器研发、测试与销售的芯片设计公司，技术人员是公司保证稳定持续研发能力的重要资源。随着MEMS传感器市场需求激增，行业内人才竞争日趋激烈。如若公司不能持续加强对核心人才的引进、激励和保护力度，将会存在技术人员流失的风险，对公司后续产品、技术的开发以及业务的持续增长产生不利影响。

另外，尽管公司已与相关人员签订了保密协议，但仍存在因技术人员流失等原因导致核心技术泄密的风险。

(五)毛利率下降风险

公司MEMS惯性传感器核心技术指标已达到国际先进水平，并具有本土化优势，改变了高性能MEMS惯性传感器受制于国外厂商的情形，销售议价能力强。同时，公司产品具有小型化、低重量等特点，并且借助半导体技术，实现了批量化生产，生产成本相对较低，2019年度、2020年度和2021年度公司主营业务毛利率分别为90.66%、88.25%和85.47%，毛利率相对较高。但如若未来公司未能研发出符合市场需求的产品、未能有效降低成本或市场竞争加剧，将会对公司毛利率水平造成不利影响。

(六)应收账款回收风险

报告期内，随着经营规模不断扩大、营业收入增长迅速，公司应收账款也相应快速增长。2019年末、2020年末和2021年末公司应收账款余额分别为5,187.00万元、8,268.75万元和12,136.70万元;2019年度、2020年度和2021年度，公司应收账款周转率分别为2.45、1.61和1.63，与2019年相比，2020年和2021年应收账款周转率明显下降。虽然公司直销客户及经销最终客户主要为大型央企集团及科研院所，客户资信情况良好，但也存在应收账款不能按期回收或无法回收而形成坏账的风险。

(七)客户集中风险

2019年度、2020年度和2021年度，公司向前五名客户销售金额分别为5,909.80万元、8,701.42万元和12,701.83万元，占当期营业收入的比例分别为73.97%、80.13%和76.47%，客户分布较为集中。未来，如果公司重要客户流失而又未能及时开拓新客户或者新市场，公司经营业绩将面临大幅下降的风险。

本文源自资本邦

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