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USound将在2018年Q1量产MEMS扬声器系列产品
2017-11-24 06:45:16   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

应用于耳机、智能手机、可穿戴设备以及其它物联网产品的MEMS扬声器,开发难度非常大。不过,据麦姆斯咨询报道,奥地利USound公司计划将在2018年第一季度(Q1)规模量产业内首款MEMS扬声器系列产品。

USound将在2018年Q1量产MEMS扬声器系列产品

应用于耳机、智能手机、可穿戴设备以及其它物联网产品的MEMS扬声器,开发难度非常大。不过,据麦姆斯咨询报道,奥地利USound公司计划将在2018年第一季度(Q1)规模量产业内首款MEMS扬声器系列产品。

USound公司将其MEMS扬声器称为Ganymede,并将在今年末提供一款称为Magaclite的参考设计。其MEMS扬声器已经被应用于高端太阳眼镜,并正针对耳机、智能手机,以及多驱动单元的高保真耳罩型扬声器进行开发。

“要使微型MEMS扬声器驱动单元发出优质的声音,挑战很大,”USound高级业务发展顾问Mark Laich如是说。这种挑战可归因于声音的物理学性质,亦即推动空气发出声音的锥形器件的尺寸,跟所发出声音的波长成正比。高保真的家庭扬声器系统通常采用了12~15英寸的低音驱动单元,搭配3~6英寸的中音驱动单元,再加上1英寸以下的高频扬声器。

对于可穿戴设备,驱动单元的尺寸需仅为所发出声音波长的很小比例,再加上机械或电子均衡,以使它们的声音尽量获得保真。高端耳机,以及一些昂贵的耳塞,通常采用多个驱动单元以实现最高程度的保真。大部分价格合理的耳塞产品,通常为了成本,采用了一个驱动单元再加一些电子均衡,而牺牲了声音的保真还原。

USound丰富的芯片级MEMS扬声器产品线

USound丰富的芯片级MEMS扬声器产品线

对于USound的MEMS扬声器产品也是一样。其低端型号的MEMS扬声器采用了单个驱动单元,外加跟MEMS芯片直接键合的芯片级封装电子均衡器。“我们的MEMS架构采用了一个矩形执行器,周围用隔膜来封闭腔体,利用压电悬臂梁来推动空气发声,”Laich说,“这种设计使我们的执行器获得了微秒级的响应时间,这将有助于在未来的型号中,和MEMS编解码器合作伙伴合作,为我们的MEMS扬声器加入噪音消除功能。”不过,Laich暂未透露具体的合作伙伴名称。

USound芯片级MEMS扬声器结构和原理

USound将其推动空气发声的“锥型结构”,利用角落的薄膜压电驱动器悬置在底部的腔体内,薄膜压电驱动器可以根据音频信号,同步地促动锥形结构运动,从而推动空气发出声音

噪音消除功能需要在每个耳塞内嵌入一颗MEMS麦克风。MEMS麦克风对周围的环境噪音进行采样,然后输入180˚相变的采样信号,通过MEMS扬声器伴随音乐信号发出相变的采样信号,从而抵消环境噪音。因此,MEMS扬声器的音频驱动单元需要100%有效的同步即时响应,USound驱动单元微秒级的响应时间可以理想的适用于降噪设计。

如何利用MEMS扬声器做到高保真

最贴切的描述MEMS扬声器的词汇应该是“数字化”,就像CD和黑胶唱片之间的差异。当然,即使利用电子均衡器来增强低频,单个驱动单元的参考设计,发出的声音在保真度上也无法跟多驱动单元的设计相提并论。

USound已经为未透露品牌的太阳眼镜产品,设计出了多驱动单元的参考设计。据Laich称,通过结合传统低频驱动单元和USound的中频、高频MEMS扬声器,这款设计能够获得高保真的声音还原。并且,其设计还能够使驱动单元直接置于耳道上方,将声波束引入用户的耳道,从而使用户能够在听音乐的同时,与他人交谈,听取交通信号,或环境中的其它声音讯号。

“我们置于耳朵上方的设计,利用偶极(dipole)、开放式(open back)设计将声音直接投射进耳道,取代了传统的单极、封闭式设计(腔体封闭,反射的回音可以使声音更加厚实,营造出环绕的效果),” Laich为麦姆斯咨询介绍道,“偶极设计牺牲了一定的回音量,但带来了更集中、更聚集的声音,以波束的形式直接投入耳道。”

USound广泛的合作伙伴

据麦姆斯报道,USound和Austria Technologie & Systemtechnik AG(AT&S,奥地利科技与系统技术股份公司)合作,获取了AT&S的微型印刷电路板;和Fraunhofer Institute for Silicon Technology(ISIT,弗劳恩霍夫硅技术研究所)合作,获得了ISIT在微系统功率电子制造方面的经验;和Institute for Electronic Music(IEM,电子音乐研究所)合作,获得了IEM声学技术和音频实践之间的接口技术;和STMicroelectronics(意法半导体)合作,获得了意法半导体在机器人耳领域的制造专业技术,双方将合作进行全球首款微型压电MEMS扬声器的产业化和生产制造。

延伸阅读:

《声学MEMS和音频解决方案-2017版》

《意法半导体和USound将合作生产全球首款MEMS扬声器》

《MEMS扬声器先锋企业USound获ARM创始人1200万欧元投资》

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