全球第一顆單芯片MEMS喇叭問世

基于 MEMS 技術(shù)的微型揚(yáng)聲器或?qū)⒆兏镆苿?dòng)通訊設(shè)備的語音和音樂播放。新創(chuàng)公司 xMEMS 發(fā)表全球第一款的單芯片微機(jī)電喇叭，將徹底顛覆當(dāng)前市場(chǎng)上最普遍的音圈喇叭。

打破動(dòng)圈揚(yáng)聲器的技術(shù)壁壘

目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)運(yùn)動(dòng)傳感器都基于 20 世紀(jì) 80 年代開發(fā)的多芯片工藝。這種傳感器涉及的微機(jī)電傳感部分芯片（MEMS）和驅(qū)動(dòng)電路部分芯片（IC）分別由不同的廠家使使用不同的處理工藝制成。用這種工藝制成的傳感器存在一些劣勢(shì)， 包括尺寸、成本、產(chǎn)量和性能限制等。

近日，據(jù)外媒消息，美國 xMEMS 公司近日發(fā)布了一款采用 MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)打造的單片式揚(yáng)聲器單元，取名為“Montara”，與傳統(tǒng)動(dòng)圈式揚(yáng)聲器相比，MEMS 揚(yáng)聲器體積小巧，具有更高的頻率響應(yīng)和更低 THD（總諧波失真），可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)降噪功能，對(duì)于真無線耳機(jī)市場(chǎng)是一個(gè)重大的利好消息。

后起之秀新一代單片式揚(yáng)聲器

xMEMS 公司成立于 2017 年，總部位于美國加州圣克拉拉，在臺(tái)灣設(shè)有分公司。據(jù)悉，該公司的創(chuàng)始人具有在多家 MEMS 設(shè)計(jì)公司積累的深厚經(jīng)驗(yàn)，想要用全新的純硅解決方案重塑聲音，打破動(dòng)圈揚(yáng)聲器的技術(shù)壁壘。

xMEMS 公司沒有透露 Montara 的實(shí)際制程節(jié)點(diǎn)（Process Node），只確認(rèn)其所采用的是 8.4 x 6.06 mm 的硅模（50.9mm2），有 6 個(gè)所謂的揚(yáng)聲器 “單元”，是在整個(gè)芯片上重復(fù)出現(xiàn)的單個(gè)揚(yáng)聲器 MEMS 元件，揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)覆蓋了從 10Hz 到 20KHz 的全部范圍。

據(jù)稱，這種設(shè)計(jì)具有極好的失真特性，能夠與平面磁性設(shè)計(jì)相比。采用單芯片式設(shè)計(jì)不僅可以簡化生產(chǎn)線，另一方面 MEMS 揚(yáng)聲器的制造精度和可重復(fù)性也要優(yōu)于傳統(tǒng)動(dòng)圈設(shè)計(jì)。據(jù)悉 Montara 具有極佳的失真控制特性，能夠確保在 200Hz–20KHz 時(shí)只有 0.5% 的 THD。由于這些喇叭皆屬電容式壓電驅(qū)動(dòng)而不是電流驅(qū)動(dòng)，因此功耗只有 42μW 的程度。

電容式壓電驅(qū)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵面向在于，它需要一個(gè)與傳統(tǒng)喇叭不同的功率擴(kuò)大器設(shè)計(jì)。Montara 可以驅(qū)動(dòng)高達(dá) 30V 的峰值到峰值（peak-to-peak）輸出訊號(hào)電壓，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有擴(kuò)大器設(shè)計(jì)的能耐范圍。因此，客戶希望為 Montara 部署一個(gè)需要額外輔助芯片的 MEMS 喇叭設(shè)計(jì)。

這無疑會(huì)成為阻礙該技術(shù)能被普遍采用的最大障礙之一，因?yàn)樗鼘⑾拗破涫褂媚芴峁┻m當(dāng)擴(kuò)大器設(shè)計(jì)來驅(qū)動(dòng)喇叭的更高效 IC 解決方案。

其它 MEMS 揚(yáng)聲器廠商

①Audio Pixels

Audio Pixels 是揚(yáng)聲器數(shù)字化全球領(lǐng)導(dǎo)者，它開發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)平臺(tái)，能夠利用 MEMS 結(jié)構(gòu)而非傳統(tǒng)揚(yáng)聲器元件，直接將數(shù)字音頻流轉(zhuǎn)化為聲波。該技術(shù)平臺(tái)的基礎(chǔ)——數(shù)字聲音重建技術(shù)（Digital Sound Reconstruction，DSR）實(shí)現(xiàn)了基于硅芯片的音頻揚(yáng)聲器的量產(chǎn)，并使揚(yáng)聲器更小、更薄、聲音更清晰、能效更高，而且具有更好的兼容性，能夠滿足現(xiàn)代電子制造和器件的各種要求。

Audio Pixels 目前已開發(fā)出革命性技術(shù)平臺(tái)來再現(xiàn)聲音，從而能夠生產(chǎn)出新一代的 MEMS 揚(yáng)聲器，其性能將超出世界頂級(jí)消費(fèi)電子制造商的性能規(guī)格和設(shè)計(jì)要求。Audio Pixels 專注于制造一種基于 MEMS 技術(shù)的硅芯片，既能夠作為一個(gè)獨(dú)立的微型揚(yáng)聲器使用，又能夠?qū)崿F(xiàn)多倍級(jí)聯(lián)以滿足幾乎所有的揚(yáng)聲器應(yīng)用。

②USound

目前，市場(chǎng)上領(lǐng)先的壓電 MEMS 揚(yáng)聲器開發(fā)商是奧地利的 USound。USound 是全球首家發(fā)布?jí)弘?MEMS 揚(yáng)聲器的廠商。USound 為耳機(jī)、可穿戴 / 耳戴產(chǎn)品開發(fā)的壓電 MEMS 揚(yáng)聲器已經(jīng)完成設(shè)計(jì)定型、產(chǎn)能爬坡，以及首批量產(chǎn)前產(chǎn)品的出貨。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，USound 廣泛的合作伙伴包括：Austria Technologie & Systemtechnik AG（AT&S，奧地利科技與系統(tǒng)技術(shù)股份公司）、ISIT（獲得了 ISIT 在微系統(tǒng)功率電子制造方面的經(jīng)驗(yàn)）；Institute for Electronic Music（IEM，電子音樂研究所）；STMicroelectronics（意法半導(dǎo)體），利用意法半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先的薄膜壓電技術(shù)（TFP），雙方合作進(jìn)行全球首款微型壓電 MEMS 揚(yáng)聲器的產(chǎn)業(yè)化和生產(chǎn)制造。

TWS 產(chǎn)業(yè)將迎來新方向

目前 xMEMS 公司還在生產(chǎn)一種能讓聲音從封裝里呈垂直角度向外發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)封裝解決方案，該封裝尺寸為 8.4×6.05×0.985 mm，這可以讓 TWS 耳機(jī)的內(nèi)部設(shè)計(jì)變得更有創(chuàng)造力。TWS 會(huì)是 Montara 的主要目標(biāo)市場(chǎng)，因?yàn)槠淇稍谠O(shè)計(jì)上解決擴(kuò)大器方面的問題，而且這類產(chǎn)品可以充分利用新喇叭技術(shù)在尺寸、重量和功率上的優(yōu)勢(shì)。

目前 xMEMS 公司還沒有透露相關(guān)的價(jià)格信息，但是已有樣品給供應(yīng)商，預(yù)計(jì) 2021 年春季正式量產(chǎn)。