從航太到遊戲裝置：TMR MCU為何成為高可靠應用首選？

在高速運算、即時控制與長期穩定輸入成為系統設計標配的今天，傳統磁感測技術如霍爾效應，已逐漸難以滿足嵌入式設備對「高靈敏度、低功耗與抗干擾能力」的全面需求。TMR（隧道磁阻）感測技術結合 MCU 控制平台，除了能強化訊號解析度與回應效率，更展現出優異的環境適應性與系統整合彈性。

今展科技（Arlitech）憑藉多年深耕電感與磁感測模組整合經驗，持續協助客戶導入 TMR MCU 解決方案，應用於車用、醫療、工業與遊戲輸入裝置等領域。接下來將逐步解析 TMR MCU 的技術核心、應用潛力與選型要點，提供導入前的系統化參考。

文章目錄

• TMR 感測與 MCU 整合：兼具靈敏度、低功耗與即時性
• TMR MCU的技術優勢與遊戲應用
• TMR MCU 的多元應用場景：從高風險控制到精密互動
• 如何選擇 TMR MCU：從設計需求到驗證流程的系統性檢核
• Arlitech 的解決方案：從感測元件到模組平台的整合價值
• TMR MCU 的技術演進與市場擴展：高可靠嵌入式應用的新動能
• TMR MCU 是否適合你的系統？用數據驗證，做出穩健決策
• 選擇 Arlitech，即是選擇穩定輸入的最強後盾

TMR 感測與 MCU 整合：兼具靈敏度、低功耗與即時性

穿隧磁阻的技術原理：穩定量測的基礎

穿隧磁阻（TMR, Tunneling Magnetoresistance）是一種藉由量子穿隧效應變化電阻值的磁場感測技術。當外部磁場改變兩層鐵磁性材料間的磁矩方向時，電子穿越絕緣層（如 絕緣層MgO）的機率會產生顯著變化，進而反映在電阻上。這種變化可轉換為電壓或電流訊號，用以量測磁場強度與方向。相較其他磁感測技術，TMR 具備更高的靈敏度與SNR訊噪比，並能在室溫下穩定運作，特別適用於要求高解析與長期穩定性的應用場景。

TMR 感測器具備非接觸式讀取、微型封裝與良好的溫度與電磁干擾穩定性。適用於空間受限且需高可靠性的系統設計。，例如工業設備與消費性輸入裝置。DFN 或 SOT23 等小型封裝型式，亦有助於簡化機構設計與量產部署。

為何整合 MCU？

將 TMR 感測與 MCU 整合，可在元件端即時完成磁訊號讀取與初步資料處理（如濾波、去抖與線性校正），不僅減少外部放大器與 ADC 的依賴，也降低 BOM 與 PCB 複雜度。透過內建 interrupt、DMA 與低功耗外設，整合方案整合方案能兼顧低延遲回應與功耗優化，對於需長時間穩定運作的無線裝置尤為重要。例如某些型號在靜態功耗上可低於 0.3 mA，有助延長電池續航。

此外，整合式架構也簡化概念驗證（PoC）與系統驗證流程，透過標準介面（I²C、SPI、UART、PWM）與示範韌體，縮短開發時程。若於 MCU 層級嵌入 watchdog 與安全邏輯，更能符合功能安全標準的要求。

TMR 的三大技術亮點：高精度、抗干擾、省空間

• 靈敏度：可在極低磁場下實現高精度量測，角度解析度可小於 0.6°。
• 抗雜訊與穩定性：具備高SNR訊噪比與寬動態範圍，即使在強電磁干擾或極端溫度下也能維持穩定表現，降低誤差與漂移。
• 微型化優勢：多數產品採用 DFN 或 SOT23等小型封裝，方便直接替換既有元件，支援量產。

TMR MCU的技術優勢與遊戲應用

高精度、抗干擾、低功耗——超越傳統霍爾感測技術

相較於常見的霍爾式磁性感測器，TMR 技術在解析度、線性度與抗雜訊穩定性方面展現出顯著優勢。部分高階 TMR 感測器可達 20 位以上輸出解析度與極低角度誤差，能大幅提升位置偵測的精準度與一致性。

傳統霍爾元件雖應用廣泛，但靈敏度與抗溫漂能力受限，且常需額外放大與補償電路，增加設計複雜度與成本。

TMR MCU 的三大核心優勢如下：

• 高精度（High Precision）：能在極低磁場下精準量測位置與角度，提供穩定輸入回饋，適用於高解析輸入與控制裝置。
• 抗干擾穩定（EMI Resistance）：具高訊噪比與寬動態範圍，即使在強電磁干擾或極端溫度環境中仍能維持穩定輸出，避免輸入漂移。
• 低功耗設計（Low Power Consumption）：靜態電流可低於 0.3 mA，特別適合無線鍵盤、滑鼠或手持式控制器等可攜式（portable）裝置，顯著延長電池續航力。

基於這些特性，TMR MCU 已成為 HID（Human Interface Device） 應用的理想選項。開發者可依需求選擇線性或開關型 TMR 感測方案，在確保低延遲反應的同時簡化結構設計，實現更穩定且高效的輸入體驗。

低延遲與穩定性，提升遊戲體驗

TMR MCU 可於硬體層即時完成取樣並輸出，例如 TMR3111 規格中標示的延遲低於 2 μs，搭配 MCU 的中斷 或 DMA 加速處理，實現極低延遲輸入，避免輸入漂移與誤差。非接觸式感測設計亦降低機械磨耗問題，加上低功耗特性，對無線鍵盤與控制器特別有利。

非接觸式感測設計亦為 TMR 帶來長期使用的耐久性優勢，可減少傳統機械磨耗與漂移問題；加上其低功耗特性（靜態電流可低於 0.3 mA），對於無線鍵盤等裝置也有助於延長續航時間。

多鍵輸入與複雜操作下的高穩定性

在多鍵輸入或雙軸搖桿等複雜操作場景中，TMR 的高SNR訊噪比與穩定線性輸出特性，有助於抑制訊號干擾與誤判，提升操作準確度。市面上已有 GuliKit、GameSir 等消費性品牌導入 TMR 技術，其產品評測普遍指出 TMR 可有效減少漂移並改善長期輸入穩定性，這些實例也逐漸成為業界選型與設計驗證的依據。

TMR MCU 的多元應用場景：從高風險控制到精密互動

隨著高靈敏度、低雜訊與小型化等優勢逐漸被驗證，TMR MCU 已廣泛應用於需要長時間穩定輸入與高精度感測的場域。今展科技則憑藉模組化設計經驗，協助客戶快速導入 TMR MCU 解決方案，從航太、軍工、車用、工業到電競裝置，實現兼具即時性與可靠性的設計目標。

• 航太與軍工設備

此類應用對關鍵任務的穩定控制與抗干擾能力有極高要求。雖現階段多為封閉型導入，TMR 技術於高溫穩定性與 EMI 抑制方面的優勢，使其具備成為新一代磁感測核心的潛力。

• 醫療設備

TMR MCU 的非接觸式感測特性，有助於實現在醫療監測或安全相關裝置中的保護機制，例如斷電防護與精準位置監控。其低漂移與長時間穩定輸出，有助於降低誤動作風險，提升設備整體可靠性。

• 車用安全控制

在電動車的電池管理、角度偵測與動力系統中，TMR MCU 能即時處理關鍵數據，並支援自我診斷與故障保護功能。今展也提供可結合感測與 MCU 韌體的整合架構，強化系統容錯能力。

• 工業自動化與智慧儀表

TMR 感測器已被導入於智慧水錶、流量計、線性馬達與編碼器模組中，實現長時間低功耗監測。搭配今展的模組化設計與遠端通訊支援，可協助工廠快速布建 AMR/IoT 量測節點。

• 遊戲與模擬控制裝置

TMR MCU 以極低延遲與極低輸入漂移，提供優異的輸入體驗，是現代電競鍵盤、VR 控制器與模擬駕駛系統的關鍵核心之一。今展科技亦提供相對應的模組平台與機構整合設計資源，協助品牌縮短產品開發時程。

從航太與軍規設備到消費型控制器，TMR MCU 已展現其跨產業的實用性。今展科技以模組化、可客製的系統整合能力，成為協助客戶導入 TMR 解決方案的關鍵合作夥伴。

如何選擇 TMR MCU：從設計需求到驗證流程的系統性檢核

導入 TMR MCU 前，首要評估的關鍵在於應用需求：您的系統是否優先追求抗干擾穩定性？或是低延遲的輸入回應？在遊戲控制器、醫療裝置或車用系統等場景中，若面對長期運作與高 EMI 環境挑戰，TMR 的低漂移、高SNR訊噪比與寬溫域穩定性將成為選型首要考量。而若應用著重即時互動（如高速控制或電競鍵盤），則需進一步確認從感測器至 MCU 的整體資料處理鏈，是否具備足夠低的延遲與精準度。

在 PoC 階段前，建議依照以下三大方向進行驗證與選型：

一、感測器與 MCU 規格配對：硬體條件先行

• 感測器端考量：確認感測範圍是否符合目標磁場設計，封裝型式是否便於模組整合，輸出介面（SPI、PWM、ABZ、類比等）是否與系統架構相容。
• MCU 端對應資源：需具備對應介面與即時處理能力（如 SPI DMA、Timer、外部中斷等），並能承載濾波、自校或診斷演算法所需記憶體資源。

二、實測驗證與延遲評估：資料準確比規格更重要

建議於 PoC 階段同步量測「原始讀值延遲」與「濾波／補償後的系統延遲」，並根據實際數據對照產品門檻，判斷是否需優化 MCU 韌體架構或通訊方式。若應用環境溫度範圍較寬，亦應評估感測器在極端溫變與 EMI 條件下的穩定性與偏移行為。

三、工具鏈與開發支援：決定導入效率的關鍵

今展科技建議選擇具備以下資源的供應商，以降低整合難度與驗證風險：

• 提供示範板、reference firmware（含自校流程）與測試腳本
• 支援雲端實驗室或遠端量測資源，便於快速進行 PoC 與效能比對
• MCU 韌體層已整合 watchdog、安全函式庫或診斷模組，可協助客戶在功能安全（如車規、醫療）認證中加速導入

在進入量產導入前，建議以系統化流程完成關鍵項目的驗證與確認。首先，應確保已申請並取得感測器與 MCU 的評估板與量產前樣品，並了解其供應型態，判斷是否為公開標準品或專案型客製導入，以利掌握未來交期與供應風險。接著，在完整模擬的 EMI、溫度變化與機構震動條件下進行測試，確認系統在實際環境中能維持穩定輸出。

Arlitech 的解決方案：從感測元件到模組平台的整合價值

為協助客戶加速導入並降低開案門檻，今展科技提供從 TMR 感測元件到模組平台的完整解決方案，依據不同開發階段與整合需求，分為高度、中度與低度三種導入層級，靈活對應多元產品場景。

• 高度整合方案：提供完整的 TMR 鍵盤模組，包含 TMR ASIC、全功能鍵盤控制器、鍵軸與上下蓋結構，適用於需快速量產的終端產品開案。
• 中度整合方案：以 TMR 控制器模組為核心，整合感測演算法與周邊介面，協助客戶進行局部設計整合，保留機構與功能差異化彈性。
• 低度整合方案：提供獨立的 TMR ASIC 元件與 reference design，適用已有 MCU 與系統平台的客戶，自由度高，利於深度客製化設計。

上述平台皆支援預先驗證韌體、範例程式碼、原理圖參考與測試工具，並可依需求提供可程式化控制器資源（如 PWM、DMA、濾波模組等），大幅簡化開發流程並縮短設計驗證時程。

Arlitech 的模組化策略不僅強調元件整合，更著重於協助客戶「快速驗證」、「降低風險」與「加速量產」，是推動 TMR MCU 技術落地應用的重要合作夥伴。

TMR MCU 的技術演進與市場擴展：高可靠嵌入式應用的新動能

在嵌入式系統日益朝向智慧化與低功耗發展的趨勢下，TMR MCU 以其高整合度、超低功耗與優異穩定性，逐步成為高可靠應用市場中的關鍵技術。今展科技觀察到，近年來多數 TMR 元件與模組供應商已將開發重點放在「可直接替換的小型封裝」、「感測＋處理一體化」與「平台化導入資源」上，以加速從開發到量產的轉換效率。

在供應鏈與工具鏈層面，TMR MCU 技術的成熟度正快速提升。從感測器的標準化封裝（如 DFN、SOT-23）、低於 0.3 mA 的功耗優化設計，到配套的 reference design、示範板（EVB）、SDK 與雲端測試資源（例如 Github 平台），都顯示出產業已具備支持大規模導入的條件。

這些發展使 TMR MCU 不再侷限於高階控制器或測試平台，而能廣泛應用於AIoT 節點、智慧水錶、HID（Human Interface Device）輸入裝置、AMR（無人搬運車）、風扇控制器及工業自動化模組等場景，實現長時間穩定且高精度的感測與控制功能。

尤其在 AIoT、智慧城市與能源管理等新興應用中，TMR MCU 結合感測靈敏度與在地資料處理能力，得以長時間穩定運作於戶外與低維護環境。其寬溫域適應力與抗 EMI 能力，亦使其成為長壽命感測節點的理想選擇。未來隨著嵌入式應用對小型化、低延遲與高準確輸入需求的提升，TMR MCU 將持續拓展其在邊緣裝置、智慧控制與能源數據管理等領域的滲透率。對於尋求高可靠性與低功耗平衡的開發團隊而言，這項技術正成為值得關注與導入的核心選項。

TMR MCU 是否適合你的系統？用數據驗證，做出穩健決策

對於開發高速、精準且穩定輸入的嵌入式系統，TMR MCU 是一項具備高度潛力的選擇。特別是在遊戲控制器、醫療裝置或車用輸入模組等應用中，系統不僅需要低延遲與穩定輸出，更必須能長時間維持一致性與高抗干擾能力。今展科技針對這類需求，提供完整的 TMR MCU 解決方案，協助工程團隊透過實測數據來驗證導入可行性。

關鍵評估項目包含：

• 輸入時序與延遲：包含輸出延遲、抖動（jitter）、死區(Dead-Zone)反應與連續輸入一致性
• 訊號穩定性：實測 SNR訊噪比表現、漂移控制與 EMI 抗雜訊能力
• 功耗與環境耐受性：主動與待機電流消耗、溫漂表現與寬溫運作能力
• 相容性與設計可行性：封裝尺寸、MCU 資源配合度與 PCB 結構整合彈性

實務驗證建議流程：

1. 申請今展科技提供的EVB驗證版與樣品
2. 建立測試平台，搭配磁場源、溫控設備與高速分析工具進行環境模擬
3. 執行信賴性測試 (reliability test)，並逐項量測輸入延遲、訊號抖動（jitter，指時間穩定性）、功耗、溫漂與輸入穩定性等指標；若應用場景涉及實體運動或震動，可額外進行機械震動或跌落測試（vibration/drop test），以評估結構強度與穩定性。
4. 彙整現有方案與 TMR MCU 對照數據，建立量化比較表以支援 PM 或採購決策
5. 若驗證成果符合需求，即可洽詢今展取得設計參數與量產時程規劃

在設計階段，也應留意與解析度（即量測精細度）與延遲（即資料反應速度）的平衡關係，例如選擇短窗 FIR(Short-window FIR Filter)、DMA + ISR 架構(硬體直接記憶體存取（DMA）協助感測資料搬運，配合中斷服務程式（ISR）即時處理關鍵事件)，這種架構能減少 CPU 負擔，同時保證資料處理流暢且即時，有助於維持解析度的同時盡量降低延遲，尤其適合強調手感及即時性的 HID 系統；而針對電池供電設備，TMR 的超低靜態功耗特性，可配合 MCU 的休眠策略進一步提升續航力。

選擇 Arlitech，即是選擇穩定輸入的最強後盾

若您的系統需要高速、精準且穩定的輸入控制，今展科技（Arlitech）針對 HID 遊戲鍵盤等應用所打造的 TMR MCU 方案，能提供極低延遲、近乎零輸入漂移與多鍵同時偵測支援，是高可靠輸入應用的理想選擇。

今展科技不僅提供 TMR 感測元件，更結合模組化平台、範例韌體與整合建議，協助您快速完成設計與驗證。立即聯繫今展團隊，申請工程樣品與白皮書，獲取完整的設計支援資源。