传统的驻极体电容式麦克风长期以来一直是最常用的麦克风，但微机电系统(微机电系统)麦克风正在越来越多地取代他们。音圈扬声器长期以来一直是最常用的扬声器，但MEMS扬声器会取代它们吗？总部位于圣克拉拉的初创公司xMEMS，Inc.，旨在通过实现整个MEMS扬声器来改变游戏并超越语音线圈和混合-MEMS扬声器—致动器和隔膜—在硅中。


尝试过了，是真的吗？


xMEMS成立于2017年10月，推出了第一款单片式真正的MEMS扬声器，为真正的无线立体声（TWS）耳机、入耳式显示器和耳机等智能个人音频设备提供高保真度、全带宽声音和低谐波失真。这款被称为Montara的MEMS扬声器自4月份以来一直在挑选客户。工程样品现已发布给更多的原始设备制造商和制造商，风险订单预计将于今年年底开始，大规模生产计划于2021年4月进行。


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xMEMS的Mike Housholder


如果Montara是第一个“真正”的MEMS扬声器，那是否意味着有“虚假”的MEMS音箱？答案是否定的，但xMEMS在单词的选择上并不混乱。仅用微机电系统替换扬声器的一个部件不足以使其成为微机电系统扬声器。Montara是“第一款单片、单芯片、全硅扬声器，因此它是一款功能齐全的扬声器。”xMEMS营销和业务发展副总裁Mike Housholder告诉EE时间。“除了传统的半导体封装之外，没有其他的工艺和组装步骤。”


Montara有一个基于单元的架构，每个广场都是一个单独的扬声器。“它有一个压电MEMS致动器，在顶部，有一个由硅蚀刻而成的扬声器膜。”硅膜被压电MEMS驱动器上下推动，产生空气压力，从而移动膜并产生声音。“我们基本上已经为Montara的首次实现创建了一个由六个单元组成的阵列，这六个单元协同移动以产生声音信号。”


为什么选择MEMS？


Housholder说，音圈技术已经存在了一个世纪，而且似乎运行良好。然而，多部件音圈扬声器需要劳动密集型、高可变性的工厂装配线。由于音圈扬声器是半自动化的，“在任何扬声器工厂，你都会看到成百上千的工人手动将音圈扬声器包裹在磁铁上，安装塑料或纸膜。无论何时，只要有人参与，你都有可变性。”他继续说道，“工人必须对扬声器进行校准和匹配，以确保左扬声器和右扬声器的声音大致相同。”这一校准步骤不可避免地需要时间和金钱。


Housholder说，xMEMS的目标是推出一款全带宽扬声器，它具有“全半导体工艺的优点：均匀性、可重复性和一致性”。“我们有一个非常严密的防护带，每个扬声器的性能都非常相似，因此我们可以省去耳塞装配线上的校准和测试步骤。”


此外，压电材料防尘防水，“因此可以很容易地制造防水、防尘的扬声器，而无需任何特殊涂层或防水网。”基本上，从晶圆厂出来的芯片是IP-57。


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xMEMS的Montara扬声器

Housholder解释说，如今，市场上的每个扬声器都有一个在可听频率范围内的谐振频率，但这种谐振会产生一种不自然的声音，需要在扬声器和耳塞的制造和设计过程中进行处理。对于音圈扬声器，“你必须抑制共振或设计某种滤波。”Montara的共振频率“在可听频率范围（20kHz）以北，因此我们的扬声器不需要特殊的阻尼、滤波或调节。”


Housholder说，虽然大多数扬声器要么粘在耳塞外壳上，要么放在一些子组件上，但Montara可以像任何其他半导体元件一样粘在、连接到子组件上或焊接在印刷电路板上。


音质第一


媒体消费已经成为随时随地的常规，消费者的要求越来越高增强的音频质量根据市场研究公司科纳仕，到2023年，全球智能设备出货量将超过30亿台，其中智能个人音频类别增长最快。2020年，智能个人音频设备预计将同比增长32.1%，达到4.9亿台。


xMEMS将在快速增长的近场音频扬声器市场中定位，其首批两个产品领域将是TWS和入耳式显示器。Housholder说：“我们必须生产出同等或更好的音圈，才能真正考虑新的设计。”。“压电MEMS扬声器的独特之处在于，传统的音圈扬声器在更高的频率下会倾斜和脱落。”有了压电MEMS，“你可以获得更多的SPL。”它还允许原始设备制造商塑造声音轮廓，因为它“如果你过滤它来塑造明亮的声音或温暖的声音，就不会在声音中引入伪影。”


这家加州初创公司还概述了用一个Montara取代两到四个平衡电枢的能力。“因为我们的扬声器是单片的，全是硅的，所以我们的机械响应时间很快。这将带来最大的好处，那就是有源噪声消除。”


Housholder表示，尽管没有公布价格，但该公司已经以现成的高端解决方案为基准对Montara进行了测试。“我们将与当今的平衡电枢扬声器竞争，我们觉得我们正在以同等的价格带来新的好处。”


在路线图上


Housholder表示，可以开发不同配置的Montara，以解决较低的价位问题。“我们正在考虑采用四个扬声器单元的二乘二单元配置，以达到更低的价格，并使我们进入中端市场。”由于耳机有一个更大的罩杯可以盖住耳朵，xMEMS表示，它也在考虑增加单元的数量，以产生更大的声音。


Housholder说，这家初创公司的路线图超越了可听设备，因为“非近场音频、开放空间、自由空间音频扬声器有很大的市场”。扬声器触及智能手机、智能扬声器、家庭娱乐音箱、电视和汽车，在这些地方，他看到了一个减轻扬声器重量的机会。“我们正在寻找不同的架构，以适应扬声器市场的多样性。”


7月，xMEMS筹集了略高于1100万美元的资金。该公司在台湾竹北设有分公司，共有26名员工。


>>这篇文章最初发表在我们的姐妹网站上，EE时间.