MEMS麥克風市場潛力巨大(全文)

精品文檔-下載后可編輯MEMS麥克風市場潛力巨大(全文)想象一下不到普通麥克風一半大小，并帶有集成音頻信號處理功能的微型麥克風。再想象一下可以作為單芯片手機一個集成部分的麥克風。新型MEMS(微型機電系統(tǒng))麥克風的全部潛能還有待挖掘，但是采用這種技術的產(chǎn)品已經(jīng)在多種應用中體現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢，特別是中高端手機應用中。MEMS麥克風相對于傳統(tǒng)ECM的優(yōu)勢

目前，實際使用的大多數(shù)麥克風都是ECM(駐極體電容器)麥克風，這種技術已經(jīng)有幾十年的歷史。ECM的工作原理是利用駐有永久電荷的聚合材料振動膜。

與ECM的聚合材料振動膜相比，MEMS麥克風在不同溫度下的性能都十分穩(wěn)定，其敏感性不會受溫度、振動、濕度和時間的影響。由于耐熱性強，MEMS麥克風可承受260℃的高溫回流焊，而性能不會有任何變化。由于組裝前后敏感性變化很小，還可以節(jié)省制造過程中的音頻調(diào)試成本。

MEMS麥克風需要ASIC提供的外部偏置，而ECM沒有這種偏置。有效的偏置將使MEMS麥克風在整個操作溫度范圍內(nèi)都可保持穩(wěn)定的聲學和電氣參數(shù)，還支持具有不同敏感性的麥克風設計。

傳統(tǒng)ECM的尺寸通常比MEMS麥克風大，并且不能進行SMT(表面貼裝技術)操作。在MEMS麥克風的制造過程中，SMT回流焊簡化了制造流程，可以省略一個目前通常以手工方式進行的制造步驟。

在ECM麥克風內(nèi)，必須添加進行信號處理的電子元件；而在MEMS麥克風中，只需在芯片上添加額外的專用功能即可。與ECM相比，這種額外功能的優(yōu)點是使麥克風具有很高的電源抑制比，能夠有效抑制電源電壓的波動。

另一個優(yōu)點是，集成在芯片上的寬帶RF抑制功能，這一點不僅對手機這樣的RF應用尤其重要，而且對所有與手機操作原理類似的設備(如助聽器)都非常重要。

MEMS麥克風的小型振動膜還有另一個優(yōu)點，直徑不到1mm的小型薄膜的重量同樣輕巧，這意味著，與ECM相比，MEMS麥克風會對由安裝在同一PCB上的揚聲器引起的PCB噪聲產(chǎn)生更低的振動耦合。

一個封裝兩塊芯片

英飛凌的微型硅基MEMS麥克風產(chǎn)品具有耐高溫特性，支持完全自動化的SMT，有望取代手機使用的中高端ECM麥克風。

SMT模擬輸出單端麥克風SMM310在一個表面貼裝器件封裝中集成了兩塊芯片：MEMS芯片和ASIC芯片。MEMS芯片包括一個剛性穿孔背電極和一片用作電容器的彈性硅膜，該彈性硅膜將聲壓轉換為電容變化。ASIC芯片用于檢測MEMS電容變化，并將其轉換為電信號，傳遞給相關處理器件，如基帶處理器或放大器等。ASIC芯片采用標準芯片工藝制造。這種雙芯片架構能夠快速向ASIC增添額外功能，這種功能既可以是額外的組件(如音頻信號處理、RF屏蔽)，也可以是任何可以集成在芯片上的功能。

SMM310的智能ASIC設計使得其功耗非常低，只有標準ECM的1/3。在1.5V-3.3V的電源電壓下，SMM310的消耗電流僅為70uA。另外，SMM310上還有一個金屬蓋，是附加的RF屏蔽罩。

為手機和筆記本電腦帶來的優(yōu)勢

考慮到硅基麥克風的眾多優(yōu)勢和系統(tǒng)成本，對于那些對尺寸、耐熱性、振動和RF都有很高要求的中高端應用來說，硅基麥克風將具有很大的吸引力。

對麥克風尺寸有較高要求的應用包括中高端手機、數(shù)碼相機、PDA或游戲控制臺等。硅基麥克風的尺寸優(yōu)勢不僅指麥克風本身的占位空間，而且還指那些能夠通過ASIC更高程度的整合而省去的分立器件的尺寸。

ADC可以很容易地集成在ASIC中；通過給麥克風配備數(shù)字接口，音頻信號就不會因為RF噪聲的干擾而失真，這些對手機和筆記本電腦而言都是優(yōu)勢。

對于筆記本電腦而言，硅基麥克風還有另一個優(yōu)點。在IP語音日漸風行的推動下，筆記本電腦可以當作電話來使用。采用麥克風陣列軟件，可以對筆記本電腦附近或整個空間(如會議室)的方向敏感性進行調(diào)節(jié)。但如果要計算來自一個陣列中不同麥克風延遲信號的聲音方向，則需要安裝穩(wěn)定性非常高的麥克風，如MEMS麥克風。

除消費應用和數(shù)據(jù)處理應用領域外，MEMS麥克風對工業(yè)、醫(yī)療及汽車行業(yè)也有很大吸引力。從機器監(jiān)視、助聽器到車載免提裝置等應用都有可能用到MEMS麥克風。未來MEMS麥克風的發(fā)展?jié)摿?/p>

對于大型的半導體制造商來說，他們具備制造該產(chǎn)品系列的核心能力。首先是MEMS設計和制造能力，其次是ASIC設計和制造能力，最后是大容量、低成本的封裝能力。迄今為止，音頻公司一直占據(jù)著幾乎整個MEMS麥克風市場，它們必須依賴半導體代工廠提供相關技術并與他們分享利潤?，F(xiàn)在，英飛凌的進入意味著該市場擁有了新的選擇，并且降低了元件購買者的風險。

尺寸方面的限制主要來自MEMS本身。另外，由于音頻端口不能采用真空工具進行操作，尺寸的進一步縮小將會受到制造過程中標準自動化貼裝工具的限制。

ASIC中將會集成更多功能：ADC和數(shù)字輸出是第一步；還可利用標準組件，如風噪信號過濾組件；專用接口和信號預處理將成為很大的應用領域；RF屏蔽也會得到進一步改進。

在音頻方面，MEMS麥克風也會有