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    • 一、xMEMS MEMS微型扬声器介绍
    • 二、xMEMS MEMS微型扬声器产品
    • 三、总结
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xMEMS MEMS扬声器推动市场变革,引领音频产品进入固态保真时代

2023/06/15
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阅读需 11 分钟
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扬声器是一种将电信号转变为声信号的换能器件,广泛应用于众多的消费电子产品之中,为音频播放提供支持。扬声器的种类很多,在个人音频及智能穿戴市场,主流应用包括了动圈单元(动态驱动器)和动铁单元(平衡电枢驱动器)两种。而随着技术的发展,近些年一种采用MEMS微机电系统)技术制造的扬声器受到了众多的关注,相较于传统扬声器驱动器,拥有着多项技术优势,能够为产品提供更优的用户体验。MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem)微机电系统,指采用微电子技术半导体制造技术),在微纳米的体积下塑造机械结构,制成尺寸几毫米乃至更小的高科技装置。常见的MEMS应用包括了声学传感器光学传感器压力传感器加速度传感器陀螺仪传感器、湿度传感器气体传感器、微马达、微振子,以及他们的集成产品等,具有着体积小、功耗低、可大规模量产等优势。在MEMS声学应用中,包括了MEMS麦克风和MEMS扬声器等,其中MEMS麦克风目前已经广泛普及,MEMS扬声器还处于发展初期,但被认为是未来的发展趋势。而在MEMS扬声器市场中,xMEMS Labs(美商知微电子)是目前主要的厂商之一,现已推出多款产品,部分产品已实现量产并获得了品牌采用,其余产品也已出样。

一、xMEMS MEMS微型扬声器介绍

xMEMS是一家成立于2018年1月的初创企业,创始人团队和管理层均有着20年以上的MEMS行业背景。xMEMS致力于用世界首款固态MEMS解决方案颠覆百年历史的线圈扬声器架构,用性能和尺寸重塑声音,

xMEMS的MEMS微型扬声器技术基于使用压电材料的逆压电效应,已拥有113项专利和200多项待批专利。逆压电效应是通过施加电压使压电MEMS收缩或膨胀,将电能转换为机械能而产生的,这种能量激发集成的硅膜来推动空气并产生声音。

xMEMS生产的业界首款真正的单片MEMS扬声器,在硅中实现整个扬声器(致动器和振膜),相较于早期的混合MEMS扬声器,降低了封装高度,消除了传统膜组装固有的可变性;并通过设计创新和单片电容式压电MEMS制造的结合,xMEMS提供了传统音圈或混合MEMS方法无法实现的性能、尺寸、能效和均匀性的新水平。

xMEMS MEMS微型扬声器产品特点

在音质表现方面,xMEMS MEMS微型扬声器具有高清晰度和高保真特点,能够实现精准的声音再现,卓越的中音和高音效果,带来高清音质和丰富的音频细节;xMEMS MEMS微型扬声器具有+/-1°的高度相位一致性,在保障左右耳相位一致性的同时,还能够增强空间音频方向的准确度,从而提升空间音频效果。

xMEMS MEMS微型扬声器具有快速响应的特点,声音命令产生传导到扬声器的群延迟平均值仅15微秒,能够有效可提高非平稳噪声的ANC带宽,从而提升降噪效果;xMEMS MEMS微型扬声器具有高分辨率音频,高频再现可达40KHz,达到Hi-Res AUDIO认证标准。

在生产制造方面,xMEMS MEMS微型扬声器具有+/-1.5dB的高度声压级一致性,能够在生产过程中减少左右耳校准匹配过程;xMEMS MEMS微型扬声器具有高可靠性特点,通过了JEDEC标准,IP58防水防尘认证,可抗10000g冲击力,防止在生产过程中受损。

xMEMS MEMS微型扬声器采用硅基振膜,体积轻、刚性好、机械反应快,能够提供更清晰的音频效果,同时分布式驱动,能够有效减少破音发声;xMEMS MEMS微型扬声器采用轻薄封装,重量仅56mg,厚度1mm,非磁性,可以抗回流焊高温(SMT-ready)。另外,xMEMS MEMS微型扬声器在晶圆厂中生产,而非传统扬声器在工厂中,因此可以快速、一致、经济高效地大规模生产,满足客户快速部署的需求。

二、xMEMS MEMS微型扬声器产品

xMEMS于2020年7月正式宣布推出全球首款真正的MEMS全频微型扬声器“Montara”,后续又相继推出了目前全世界体型最小的MEMS微型扬声器“Cowell”、全世界灵敏度最高的MEMS微型扬声器“Montara Plus”和全球首款用于主动环境音控制的固态MEMS DynamicVent“Skyline”,通过四款产品以适配于不同产品、不同着重功能应用。

Montara:全球首款真正的MEMS全音域微型扬声器(量产中)

规格参数:

  • SPL @ 1kHz / 30Vpp:115dB
  • THD @ 1KHz/94dB SPL:0.5%
  • 封装:

Montara顶部发声:6.05w x 8.4L x 1.15H(mm)

Montara侧面发声:6.05W x 1.15H x 8.4L(mm)

Aptos功率放大器:1.92 x 1.92 x 0.6 (mm) WLCSP

应用:

TWS耳机、有线耳机、助听器

Cowell:全世界体型最小的MEMS微型扬声器(量产中)

规格参数:

  • 声学性能(IEC 6018-4 耦合器)
  • SPL @ 1kHz / 30V pp:111分贝

SPL @ 2kHz / 30V pp:116分贝

  • THD @ 1KHz/94dB SPL:0.5%
  • 封装:

Cowell侧面发声:3.2W x 1.15H x 6.0L (mm)

Cowell顶部发声:3.2W x 6.0L x 1.15H (mm)

Aptos功率放大器:1.92 x 1.92 x 0.6 (mm) WLCSP

应用:

TWS耳机、有线耳机、助听器

Montara Plus:全世界灵敏度最高的MEMS微型扬声器(现已出样)

规格参数:

  • 声学性能(IEC 6018-4 耦合器)
  • SPL @ 200Hz / 30V pp:120dB

SPL @ 2kHz / 30V pp:127dB

  • THD @ 1KHz/94dB SPL:0.5%
  • 声学性能(自由声场@3cm)
  • SPL @ 2kHz / 30Vpp:SPL @ 2kHz / 20Vpp 79dB

SPL @ 4kHz / 30Vpp:SPL @ 4kHz / 20Vpp 90dB

SPL @ 10kHz / 30Vpp:SPL @ 10kHz / 20Vpp 108dB

  • 封装:

Montara Plus顶部发声: 5.15 x 10.8 x 1.15 (mm)

Montara Plus侧面发声: 5.15 x 1.15 x 10.8 (mm)

Aptos功率放大器: 1.92 x 1.92 x 0.6 (mm) WLCSP

应用:

TWS耳机、有线耳机、智能眼镜、VR头显、音箱高音阵列

Skyline:全球首款用于主动环境音控制的固态MEMS动态阀门(现已出样)

规格参数:

  • 低频衰减 @ 100Hz(IEC 6018-4 耦合器):21.5dB(单Skyline);25dB(双Skyline)
  • 声学阻抗 (kg/(m· 4s )):540k(阀门打开);3.7G(阀门密封)
  • 等效孔直径(毫米)(假设排气口长度为 1mm):1.1 毫米(单Skyline);1.3 毫米(双Skyline)
  • 封装:

Skyline: 4.0W x 5.0L x 1.15H (mm)

Alpine单通道: 1.0W x 1.2L x 0.6 (mm)

Alpine双通道: 1.5W x 1.8L x 0.6 (mm)

应用:

TWS耳机、有线耳机、助听器

三、总结

通过本篇文章,为大家介绍了MEMS扬声器和xMEMS的MEMS微型扬声器全线产品和功能特点。作为一款可能颠覆传统扬声器的产品,MEMS扬声器基于先进的半导体制造技术,先天拥有着体积小、功耗低、可大规模量产等优势,能够更好地适应TWS耳机、智能穿戴设备等产品的体积限制,以及产品生产周期短的问题。

xMEMS又在MEMS扬声器的基础上进一步赋能,通过采用全硅材料,压电材料的逆压电效应,创新创造了多种全球首款的MEMS扬声器产品,在音质上具有高清晰度、高保真、高度相位一致性、快速响应、高分辨率的特点,满足用户对于音频产品不断提升的高音质需求。同时,还拥有着高一致性和高可靠性的特点,解决生产难点,提升品牌客户快速部署的效率。

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