超10億美元MEMS麥克風(fēng)市場！國產(chǎn)芯片不斷突破信噪比，AI成為發(fā)展驅(qū)動力

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）隨著消費電子市場的恢復(fù)，汽車、工業(yè)、通訊等領(lǐng)域?qū)?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/7888/" target="_blank">MEMS的需求不斷增加，一改MEMS行業(yè)在2023年出現(xiàn)行業(yè)規(guī)模下滑的局面。根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu) Yole Development 的研究預(yù)測， 2023 年全球 MEMS 行業(yè)市場規(guī)模為146 億美元，預(yù)計到2029年將增長至 200 億美元，復(fù)合增長率（CAGR）達(dá) 5%，在主要應(yīng)用市場中，通訊領(lǐng)域的復(fù)合增長率高達(dá) 25%。

MEMS可以分為MEMS執(zhí)行器、MEMS傳感器，其中MEMS傳感器又包括慣性傳感器、壓力傳感器、聲學(xué)傳感器、環(huán)境傳感器、光學(xué)傳感器等。 Yole 認(rèn)為到2028年，MEMS麥克風(fēng)將成為一個超過10億美元的細(xì)分領(lǐng)域，預(yù)計該市場將達(dá)到14.36億美元。

在國內(nèi)市場，隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)4.0等新技術(shù)的發(fā)展，MEMS麥克風(fēng)的應(yīng)用范圍還將進(jìn)一步擴(kuò)大，市場對高性能麥克風(fēng)的需求將持續(xù)增長。


MEMS廠商業(yè)績向好，士蘭微H1 MEMS傳感器出貨量增長8%

賽微電子是業(yè)內(nèi)知名的擁有MEMS代工的企業(yè)，士蘭微、瑞聲科技是業(yè)內(nèi)知名的MEMS傳感器企業(yè)，從上述企業(yè)今年上半年的業(yè)績也可以看出MEMS市場的市場需求情況。

賽微電子上半年實現(xiàn)營業(yè)收入5.51億元，同比增長38.91%。士蘭微上半年 MEMS傳感器產(chǎn)品的營業(yè)收入為 1.15 億元，出貨量較去年同期增長約8%。瑞聲科技在今年上半年持續(xù)推廣自研高性能MEMS麥克風(fēng)，安卓端中高價值量產(chǎn)品出貨量占比同比提升約15%至60%以上。

對于業(yè)績的變化，賽微電子提到，隨著物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的逐步發(fā)展落地、MEMS 終端設(shè)備的廣泛拓展應(yīng)用、MEMS 產(chǎn)業(yè)專業(yè)化分工趨勢的不斷演進(jìn)，源自通訊、生物醫(yī)療、工業(yè)汽車、消費電子等領(lǐng)域的 MEMS 芯片工藝開發(fā)及晶圓制造需求不斷增長。賽微微電的北京8英寸MEMS國際代工線已建成運營，將為其持續(xù)貢獻(xiàn)營收。該產(chǎn)線已經(jīng)實現(xiàn)了硅麥克風(fēng)、BAW 濾波器、微振鏡、超高頻器件的量產(chǎn)。

盡管賽微電子上半年出現(xiàn)凈利潤虧損，但MEMS業(yè)務(wù)持續(xù)增長，且毛利率保持增長，未來通過技術(shù)創(chuàng)新和市場拓展是實現(xiàn)扭虧為盈的關(guān)鍵。在毛利率方面，公司 MEMS 業(yè)務(wù)的綜合毛利率為 35.60%，其中 MEMS 晶圓制造毛利率為 34.57%，較上年同期上升2%，MEMS 工藝開發(fā)毛利率為 37.55%，較上年同期上升2.34%。


高信噪比成為關(guān)鍵發(fā)展方向

MEMS麥克風(fēng)的技術(shù)迭代是其企業(yè)提供市場競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。與此同時，智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備等消費類電子產(chǎn)品、汽車電子、通訊行業(yè)對MEMS麥克風(fēng)的性能要求越來越高，從而帶動其技術(shù)迭代，這主要表現(xiàn)在以下三大方面：

一是提升性能需求，包括提升信噪比和動態(tài)范圍，靈敏度和帶寬。二是在進(jìn)行小型化、集成化發(fā)展的同時，還要保證低功耗的特點。三是需要提升抗干擾能力。四是材料和制造工藝進(jìn)步，推動產(chǎn)品性能的提升。

在工藝方面，電子發(fā)燒友網(wǎng)了解到華潤微正在研發(fā)采用異構(gòu)集成的混合鍵合技術(shù)制造高端硅麥器件產(chǎn)品。在今年上半年，已經(jīng)產(chǎn)出三層雙背板器件 demo；完成三層雙振膜器件工程光片鍵合驗證、鍵合前單項工藝開發(fā)及整合；四層雙振膜雙背板器件結(jié)構(gòu)設(shè)計完成。未來產(chǎn)品將用于智能手機(jī)、智能音響設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備，智能汽車與智能交通等新的應(yīng)用領(lǐng)域。

在信噪比方面，英飛凌最早采用了雙背板技術(shù)（DBP），提高了MEMS麥克風(fēng)靈敏度，將其信噪比提高到70dB。到了2019年又推出了采用雙膜技術(shù)的MEMS麥克風(fēng)，信噪比進(jìn)一步提高至75dB。

英飛凌DBP MEMS技術(shù)（圖源：英飛凌）

信噪比是描述麥克風(fēng)性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，它直接影響著麥克風(fēng)捕捉聲音的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。來自英飛凌的研究數(shù)據(jù)顯示，75dB 信噪比的MEMS 麥克風(fēng)，捕獲的音頻比標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)好 40%。也就是說，信噪比的提升對于提高語音識別的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，這也為MEMS麥克風(fēng)在語音交互的應(yīng)用打下技術(shù)基礎(chǔ)。

國內(nèi)芯片廠商也在不斷升級MEMS技術(shù)，瑞聲科技于2020年宣布實現(xiàn)了70dB高信噪比MEMS麥克風(fēng)的量產(chǎn)，如今瑞聲科技MEMS麥克風(fēng)信噪比從63dB覆蓋至70dB不等，對應(yīng)不同需求。其骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)的信噪比可以做到76dB。

作為MEMS的知名代工企業(yè)，芯聯(lián)集成也推出了覆蓋58dB~72d信噪比的麥克風(fēng) MEMS 工藝技術(shù)，可以用于高端手機(jī)、TWS耳機(jī)、消費類電子以及車載麥克風(fēng)等應(yīng)用。據(jù)了解芯聯(lián)集成的麥克風(fēng) MEMS 工藝技術(shù)平臺豐富，涵蓋單背級，雙背級，密閉雙振膜麥克風(fēng)技術(shù)平臺，公司掌握了高精度應(yīng)力控制技術(shù)、密閉雙振膜封口技術(shù)、 超薄晶圓handle 技術(shù)、無粘連釋放技術(shù)。官方表示，公司的工藝已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。


AI語音交互驅(qū)動 MEMS技術(shù)迭代

正如上文提到，信噪比的提升對于AI語音交互有著關(guān)鍵作用。此外，AI語音交互對MEMS麥克風(fēng)的性能需求還包括高靈敏度、強(qiáng)化的降噪能力、支持復(fù)雜的麥克風(fēng)陣列技術(shù)等。市場對AI功能的需求越來越多，這也正是MEMS需要持續(xù)迭代的關(guān)鍵。

SAR Insight & Consulting發(fā)布的《語音助手平臺預(yù)測》顯示，預(yù)計到2028年，帶集成語音助手的設(shè)備的市場總銷量將增至每年30億臺，復(fù)合年增長率達(dá)5%。可以看到，當(dāng)前包括智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、智能音箱、運動相機(jī)、電視遙控器等產(chǎn)品都加入了AI功能。

歌爾股份同樣認(rèn)可AI技術(shù)為MEMS行業(yè)帶來的機(jī)會，歌爾股份在今年上半年的財報中表示，AI 技術(shù)在消費電子硬件產(chǎn)品端側(cè)的落地，有望為聲學(xué)傳感器、精密光學(xué)器件等精密零組件產(chǎn)品帶來更廣闊的市場需求，同時為智能眼鏡、AR 增強(qiáng)現(xiàn)實等新興智能硬件產(chǎn)品帶來快速發(fā)展的新機(jī)遇。面對市場需求，歌爾股份的聲學(xué)傳感器的升級可能逐漸從 高端產(chǎn)品向中低端推廣，從手機(jī)、平板等產(chǎn)品向其他 IoT 硬件推廣。

在AI語音交互需求的驅(qū)動下，樓氏電子推出了SiSonic?高性能的硅麥克風(fēng)SPK81AOLR5H-1。根據(jù)介紹，SPK81AOLR5H-1的信噪比為70dB以上，還具備高動態(tài)范圍，支持多麥克風(fēng)系統(tǒng)，提升了音頻捕捉的準(zhǔn)確性和質(zhì)量，可用于多模態(tài)AI交互。

電子發(fā)燒友網(wǎng)了解到，樓氏電子的SPK81AOLR5H-1已經(jīng)用于智能手機(jī)vivo X100 Ultra。vivo將其稱為“錄音棚級高性能麥”，采用了在演唱會現(xiàn)場做到了樂器聲還原，采用了多顆SiSonic?麥克風(fēng)加算法形成指向性，做到了聲音變焦。

在2022年的CES上，TDK展示了一款帶有聲學(xué)活動檢測 (AAD) 功能的數(shù)字麥克風(fēng)T5838。今年7月份，TDK再推出新品T5848，不僅帶有ADD功能，還帶有 I2S 接口，具備更低功耗，信噪比為 68 dBA，AOP 為 133 dB SPL。

TDK的T5848 和T5838支持邊緣和生成式人工智能系統(tǒng)，適用于AR/VR智能眼鏡、智能音箱和TWS耳機(jī)等產(chǎn)品。其ADD功能監(jiān)控聲學(xué)環(huán)境，可以在檢測到活動時喚醒 SoC 或應(yīng)用處理器，始終關(guān)注AR/VR智能眼鏡設(shè)備的狀態(tài)，以便隨時進(jìn)行交互。

更為重要的，ADD功能也是產(chǎn)品保持低功耗特性的關(guān)鍵。1.8V 電壓下的功耗僅為330 μA，低功耗模式的功耗為130μA。

不可否認(rèn)，MEMS麥克風(fēng)技術(shù)和產(chǎn)品的更新迭代將持續(xù)為下游市場注入新的活力。上游企業(yè)持續(xù)對其信噪比、靈敏度、低功耗等關(guān)鍵性能進(jìn)行迭代，同時也為人機(jī)交互提供了更加豐富和高效的解決方案。MEMS產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)也將受益于這個持續(xù)發(fā)展的細(xì)分市場。