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從記憶體到感測器 日新創推TMR應用

用在硬碟磁頭的TMR技術,日本新創企業推廣到醫療與設備檢查等領域。圖為TDK的TMR感測器樣品照。TDK

應用穿隧磁阻效應(Tunnel Magnetoresistance:TMR)的磁感測器,最早用於提高硬碟讀取效率與資料存取容量,接下來被用在智慧型手機的磁感測器、以及次世代記憶體MRAM上,現在日本新創要進一步擴大用途,讓TMR感測器走出硬碟與手機,隨物聯網(IoT)進入社會與人體各角落。

據日本經濟新聞(Nikkei)網站報導,推動TMR效應磁感測器應用的新創企業,是由日本東北大學(Tohoku University)的安藤康夫教授等人設立的企業,Spin Sensing Factory,其事業內容有:1,TMR應用層面的研究研發;2,磁感測器的客製化與最佳化;3,磁感測器的製造銷售。目前合作廠商超過10家。

TMR感測器的優點,在於活用電子自旋效應的這種磁感測器,室溫環境靈敏度高,不僅已取代其他磁感測器,成為市場上所有硬碟使用的感測器,2015年由東北大學與日本光學大廠柯尼卡美樂達(Konica Minolta)聯合公布,他們成功測出心臟的生理磁場,開創高解析度心臟疾病診斷的新可能性。

東北大學的這個發現,成為TMR感測器朝記憶體以外層面應用的開始,因此安藤教授在2019年3月底的演講中表示,只要能測出磁氣變化,這世界上的各種物理量就都測得出來。

測出物理量還只有學術上的意義,Spin Sensing Factory設立的目的,則是在把測出的物理量轉為實際用途,比方過去心電圖或超音波很難測出的早期心肌梗塞或狹心症的症狀,又或者是橋樑建築內的鋼筋斷折損壞,在高靈敏度、且可裝在智慧型手機或無人機內的TMR感測器測量下,無一遁形。

除了硬碟讀取頭及MRAM,針對運動或其他磁場測量用途的TMR感測器,已有廠商生產,如日本電子零組件大廠TDK就有一系列TMR感測器產品,但這些產品還是供應現有的PC或手機使用,若要用在穿戴式裝置或無人機上,並不見得適合,Spin Sensing Factory的業務之一,就是改良這些感測器設計。

雖然TMR技術已在記憶體領域進行商業應用,但從Spin Sensing Factory公布的資料來看,這項技術的應用範圍很廣,遠比想像要廣,好聽的說法是商機無限,難聽的說法則是不知道如何建立事業模式。

現在Spin Sensing Factory已經與不具名的醫療器材、基礎設備檢查、電動車相關零組件廠,進行合作研究,還有哪些領域可以發展,仍待發掘。

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