MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)潛力巨大(全文)

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

目前，實(shí)際使用的大多數(shù)麥克風(fēng)都是ECM(駐極體電容器)麥克風(fēng)，這種技術(shù)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(dòng)膜。

與ECM的聚合材料振動(dòng)膜相比，MEMS麥克風(fēng)在不同溫度下的性能都十分穩(wěn)定，其敏感性不會(huì)受溫度、振動(dòng)、濕度和時(shí)間的影響。由于耐熱性強(qiáng)，MEMS麥克風(fēng)可承受260℃的高溫回流焊，而性能不會(huì)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(guò)程中的音頻調(diào)試成本。

MEMS麥克風(fēng)需要ASIC提供的外部偏置，而ECM沒(méi)有這種偏置。有效的偏置將使MEMS麥克風(fēng)在整個(gè)操作溫度范圍內(nèi)都可保持穩(wěn)定的聲學(xué)和電氣參數(shù)，還支持具有不同敏感性的麥克風(fēng)設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)ECM的尺寸通常比MEMS麥克風(fēng)大，并且不能進(jìn)行SMT(表面貼裝技術(shù))操作。在MEMS麥克風(fēng)的制造過(guò)程中，SMT回流焊簡(jiǎn)化了制造流程，可以省略一個(gè)目前通常以手工方式進(jìn)行的制造步驟。

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

另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，集成在芯片上的寬帶RF抑制功能，這一點(diǎn)不僅對(duì)手機(jī)這樣的RF應(yīng)用尤其重要，而且對(duì)所有與手機(jī)操作原理類(lèi)似的設(shè)備(如助聽(tīng)器)都非常重要。

MEMS麥克風(fēng)的小型振動(dòng)膜還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，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(fēng)會(huì)對(duì)由安裝在同一PCB上的揚(yáng)聲器引起的PCB噪聲產(chǎn)生更低的振動(dòng)耦合。

一個(gè)封裝兩塊芯片

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

SMT模擬輸出單端麥克風(fēng)SMM310在一個(gè)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(gè)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(zhuǎn)換為電容變化。ASIC芯片用于檢測(cè)MEMS電容變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳遞給相關(guān)處理器件，如基帶處理器或放大器等。ASIC芯片采用標(biāo)準(zhǔn)芯片工藝制造。這種雙芯片架構(gòu)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(hào)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(shè)計(jì)使得其功耗非常低，只有標(biāo)準(zhǔn)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(gè)金屬蓋，是附加的RF屏蔽罩。

為手機(jī)和筆記本電腦帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)

考慮到硅基麥克風(fēng)的眾多優(yōu)勢(shì)和系統(tǒng)成本，對(duì)于那些對(duì)尺寸、耐熱性、振動(dòng)和RF都有很高要求的中高端應(yīng)用來(lái)說(shuō)，硅基麥克風(fēng)將具有很大的吸引力。

對(duì)麥克風(fēng)尺寸有較高要求的應(yīng)用包括中高端手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA或游戲控制臺(tái)等。硅基麥克風(fēng)的尺寸優(yōu)勢(shì)不僅指麥克風(fēng)本身的占位空間，而且還指那些能夠通過(guò)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(guò)給麥克風(fēng)配備數(shù)字接口，音頻信號(hào)就不會(huì)因?yàn)镽F噪聲的干擾而失真，這些對(duì)手機(jī)和筆記本電腦而言都是優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于筆記本電腦而言，硅基麥克風(fēng)還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在IP語(yǔ)音日漸風(fēng)行的推動(dòng)下，筆記本電腦可以當(dāng)作電話來(lái)使用。采用麥克風(fēng)陣列軟件，可以對(duì)筆記本電腦附近或整個(gè)空間(如會(huì)議室)的方向敏感性進(jìn)行調(diào)節(jié)。但如果要計(jì)算來(lái)自一個(gè)陣列中不同麥克風(fēng)延遲信號(hào)的聲音方向，則需要安裝穩(wěn)定性非常高的麥克風(fēng)，如MEMS麥克風(fēng)。

除消費(fèi)應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理應(yīng)用領(lǐng)域外，MEMS麥克風(fēng)對(duì)工業(yè)、醫(yī)療及汽車(chē)行業(yè)也有很大吸引力。從機(jī)器監(jiān)視、助聽(tīng)器到車(chē)載免提裝置等應(yīng)用都有可能用到MEMS麥克風(fēng)。未來(lái)MEMS麥克風(fēng)的發(fā)展?jié)摿?/p>

對(duì)于大型的半導(dǎo)體制造商來(lái)說(shuō)，他們具備制造該產(chǎn)品系列的核心能力。首先是MEMS設(shè)計(jì)和制造能力，其次是ASIC設(shè)計(jì)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(gè)MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)，它們必須依賴半導(dǎo)體代工廠提供相關(guān)技術(shù)并與他們分享利潤(rùn)。現(xiàn)在，英飛凌的進(jìn)入意味著該市場(chǎng)擁有了新的選擇，并且降低了元件購(gòu)買(mǎi)者的風(fēng)險(xiǎn)。

尺寸方面的限制主要來(lái)自MEMS本身。另外，由于音頻端口不能采用真空工具進(jìn)行操作，尺寸的進(jìn)一步縮小將會(huì)受到制造過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化貼裝工具的限制。

ASIC中將會(huì)集成更多功能：ADC和數(shù)字輸出是第一步；還可利用標(biāo)準(zhǔn)組件，如風(fēng)噪信號(hào)過(guò)濾組件；專(zhuān)用接口和信號(hào)預(yù)處理將成為很大的應(yīng)用領(lǐng)域；RF屏蔽也會(huì)得到進(jìn)一步改進(jìn)。

在音頻方面，MEMS麥克風(fēng)也會(huì)有