新銳丨打破技術壁壘，全球第一顆單芯片MEMS喇叭問世

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近日，據(jù)外媒消息，美國 xMEMS 公司近日發(fā)布了一款采用 MEMS（微機電系統(tǒng)）技術打造的單片式揚聲器單元，取名為“Montara”，與傳統(tǒng)動圈式揚聲器相比，MEMS 揚聲器體積小巧，具有更高的頻率響應和更低 THD（總諧波失真），可以實現(xiàn)主動降噪功能，對于真無線耳機市場是一個重大的利好消息。

xMEMS 公司成立于 2017 年，總部位于美國加州圣克拉拉，在中國臺灣設有分公司。據(jù)悉，該公司的創(chuàng)始人具有在多家 MEMS 設計公司積累的深厚經(jīng)驗，想要用全新的純硅解決方案重塑聲音，打破動圈揚聲器的技術壁壘。

xMEMS 公司沒有透露 Montara 的實際制程節(jié)點（Process Node），只確認其所采用的是 8.4 x 6.06 mm 的硅模（50.9mm2），有 6 個所謂的揚聲器 "單元"，是在整個芯片上重復出現(xiàn)的單個揚聲器 MEMS 元件，揚聲器的頻率響應覆蓋了從 10Hz 到 20KHz 的全部范圍。

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

電容式壓電驅動的一個關鍵面向在于，它需要一個與傳統(tǒng)喇叭不同的功率擴大器設計。Montara 可以驅動高達 30V 的峰值到峰值（peak-to-peak）輸出訊號電壓，這遠遠高于現(xiàn)有擴大器設計的能耐范圍。因此，客戶希望為 Montara 部署一個需要額外輔助芯片的 MEMS 喇叭設計。

這無疑會成為阻礙該技術能被普遍采用的最大障礙之一，因為它將限制其使用能提供適當擴大器設計來驅動喇叭的更高效 IC 解決方案。

其它 MEMS 揚聲器廠商

①Audio Pixels

Audio Pixels 是揚聲器數(shù)字化全球領導者，它開發(fā)了一項技術平臺，能夠利用 MEMS 結構而非傳統(tǒng)揚聲器元件，直接將數(shù)字音頻流轉化為聲波。該技術平臺的基礎——數(shù)字聲音重建技術（Digital Sound Reconstruction，DSR）實現(xiàn)了基于硅芯片的音頻揚聲器的量產(chǎn)，并使揚聲器更小、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)出革命性技術平臺來再現(xiàn)聲音，從而能夠生產(chǎn)出新一代的 MEMS 揚聲器，其性能將超出世界頂級消費電子制造商的性能規(guī)格和設計要求。Audio Pixels 專注于制造一種基于 MEMS 技術的硅芯片，既能夠作為一個獨立的微型揚聲器使用，又能夠實現(xiàn)多倍級聯(lián)以滿足幾乎所有的揚聲器應用。

②USound

目前，市場上領先的壓電 MEMS 揚聲器開發(fā)商是奧地利的 USound。USound 是全球首家發(fā)布壓電 MEMS 揚聲器的廠商。USound 為耳機、可穿戴 / 耳戴產(chǎn)品開發(fā)的壓電 MEMS 揚聲器已經(jīng)完成設計定型、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）；Institute for Electronic Music（IEM，電子音樂研究所）；STMicroelectronics（意法半導體），利用意法半導體產(chǎn)業(yè)領先的薄膜壓電技術（TFP），雙方合作進行全球首款微型壓電 MEMS 揚聲器的產(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)出的標準封裝解決方案，該封裝尺寸為 8.4×6.05×0.985 mm，這可以讓 TWS 耳機的內(nèi)部設計變得更有創(chuàng)造力。TWS 會是 Montara 的主要目標市場，因為其可在設計上解決擴大器方面的問題，而且這類產(chǎn)品可以充分利用新喇叭技術在尺寸、重量和功率上的優(yōu)勢。

目前 xMEMS 公司還沒有透露相關的價格信息，但是已有樣品給供應商，預計 2021 年春季正式量產(chǎn)。