瑞聲科技打破國外壟斷，高端MEMS麥克風有了“中國芯”

新年伊始，我國電子元件業(yè)傳來好消息，信噪比高達70dB的MEMS麥克風首次實現(xiàn)全國產(chǎn)化，這一重大技術(shù)突破是由全球領先的精密制造企業(yè)瑞聲科技實現(xiàn)的。瑞聲科技獨立完成設計、測試、封裝，中芯國際進行流片，首次打破國外技術(shù)壟斷，在振膜設計、功耗等方面實現(xiàn)多個突破性創(chuàng)新，其成本只有英飛凌同類產(chǎn)品的一半，極具市場競爭力，前景十分廣闊。

打破國際壟斷 填補國產(chǎn)空白

語音是5G時代人機交互的重要入口，正在快速改變?nèi)藗兊纳睿琈EMS麥克風作為語音入口的核心元器件，具備尺寸小、功耗低、性能優(yōu)、一致性高、成本低的優(yōu)點。具有高信噪比特性的MEMS麥克風，在智能手機、TWS耳機、AR/VR、智能音箱、智能眼鏡等領域的應用越來越廣泛，以至于業(yè)界把MEMS麥克風形容為電子產(chǎn)品的“聽覺細胞”。特別是剛剛過去的2019年，隨著TWS藍牙耳機的大熱，MEMS麥克風已成為推動聲學器件增長的新引擎。

但在高信噪比麥克風領域，長期以來只有英飛凌等少數(shù)幾個國際“玩家”壟斷全球市場，中國企業(yè)在核心技術(shù)方面一直未能取得有效突破。瑞聲科技作為全球MEMS麥克風領域的主要供應商之一，積累了十多年研發(fā)與制造經(jīng)驗，尤其是2018年以來逐步開始實現(xiàn)MEMS芯片自主研發(fā)。此次通過核心技術(shù)攻關(guān)，成功實現(xiàn)量產(chǎn)70dB高信噪比MEMS麥克風，完全獨立完成全部產(chǎn)品的設計、測試、封裝，填補了國內(nèi)公司在該領域的空白，還與已量產(chǎn)的63dB、66dB的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MEMS麥克風產(chǎn)品，構(gòu)成了豐富強勁的產(chǎn)品矩陣，實現(xiàn)了廣泛的應用覆蓋。

實現(xiàn)多個創(chuàng)新 性能更優(yōu)成本更低

語音傳感器信噪比的高低對終端產(chǎn)品聲音信號拾取效率和語音識別準確率有著重要影響。信噪比高達70dB的MEMS麥克風比較傳統(tǒng)MEMS麥克風優(yōu)化了6dB，這樣的功能強化等同于讓使用者可以從兩倍遠的距離發(fā)出語音指令，而麥克風截取到同質(zhì)的音訊。

對于精準語音識別和高效主動降噪系統(tǒng)而言，70dB高信噪比的MEMS麥克風可以為整機系統(tǒng)提供高品質(zhì)的聲音信號輸入，不僅可以為噪音消除算法提供更高質(zhì)量的聲音信號，極大降低環(huán)境及本底噪音，還有助于整機系統(tǒng)分析MEMS麥克風采集的聲音信號，并找出其中可識別的內(nèi)容特征。

而瑞聲科技研發(fā)的70dB高信噪比MEMS麥克風，在關(guān)鍵性能方面已經(jīng)達到甚至超過國際領先企業(yè)產(chǎn)品，具備極強的市場競爭力，具有以下三方面的優(yōu)勢：

1、獨創(chuàng)振膜夾縫設計，破膜率降低一半，終端產(chǎn)品更耐用。MEMS麥克風是利用聲音變化產(chǎn)生壓力梯度,使MEMS麥克風上的硅基振膜受到聲壓推動產(chǎn)生形變，從而改變硅振膜與背極板之間的電容值。該電容值的變化由電容電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓值輸出的變化，再經(jīng)過放大電路將MEMS傳感器產(chǎn)生得到的電壓放大輸出，將聲壓信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，實現(xiàn)“聲-電”轉(zhuǎn)換。從這個角度可以看出，振膜作為MEMS麥克風上的最重要部件、實現(xiàn)MEMS麥克風功能的源頭，是提高MEMS麥克風可靠性的關(guān)鍵所在。

目前市面上大部分的MEMS麥克風的振膜采用周邊完全固定的設計，該結(jié)構(gòu)設計會導致當MEMS麥克風突然遭受到較大的氣壓、氣流或高加速度沖擊時，因無法及時泄壓，會導致振膜上下產(chǎn)生巨大的壓差，形成吹氣效應使振膜發(fā)生變形，當振膜變形產(chǎn)生的內(nèi)應力超過臨界值時，會導致振膜破裂，從而使MEMS麥克風功能失效。

為提升MEMS麥克風產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度，提高產(chǎn)品的可靠性，瑞聲科技應用獨家專利設計，開創(chuàng)性的在振膜四周設計了可活動的狹縫結(jié)構(gòu)，當大聲壓、大氣流沖擊振膜時，會將沖擊振膜正面的壓力或氣流通過狹縫迅速導流到振膜背面，從而提高振膜前后腔氣壓的平衡速度，進而提升了振膜抗大壓力、抗大氣流瞬時高壓沖擊的能力，使得MEMS麥克風破膜率大幅降低至一半左右，使電子設備的音頻系統(tǒng)在極端聲場環(huán)境下更加穩(wěn)定可靠。

2、功耗降低三分之一，更能滿足用戶對終端產(chǎn)品續(xù)航的要求。終端產(chǎn)品的續(xù)航能力永遠是提升產(chǎn)品用戶使用體驗的痛點和難點，在終端產(chǎn)品功能越來越豐富、集成元器件越來越多、電池技術(shù)未取得革命性突破的情況下，為了提高終端產(chǎn)品的續(xù)航能力，降低能耗必須向元器件自身挖掘。瑞聲科技自研的70dB高信噪比MEMS麥克風，通過優(yōu)化電路設計，可以做到在相同的尺寸的情況下，聲學性能達到甚至超過國際同類產(chǎn)品的水平，而且在相同的工作模式下，功耗最高可降低三分之一，對功耗要求嚴苛的TWS、智能手表等可穿戴設備的續(xù)航表現(xiàn)的提升構(gòu)成重要支撐。   

3、擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)，成本僅為英飛凌同類MEMS麥克風產(chǎn)品的一半。

在提高國產(chǎn)率，使用國產(chǎn)替代進口的大趨勢下。瑞聲科技通過自主創(chuàng)新研發(fā)，建立了完善的技術(shù)理論體系，積累了豐富的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，搭建了完全自主的芯片仿真模型和數(shù)據(jù)庫，從MEMS芯片到ASIC芯片（專用集成電路，為特定用戶或特定電子系統(tǒng)制作的集成電路），再到封裝設計實現(xiàn)了自主知識產(chǎn)權(quán)，MEMS晶圓通過中芯國際制造也全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，占據(jù)了技術(shù)的主導權(quán)和市場的主動權(quán)。正是得益于自主創(chuàng)新研發(fā)，其70dB高信噪比MEMS麥克風成本大大降低。

根據(jù)業(yè)界知名的調(diào)研公司Yole公司預測，隨著5G時代提前到來，AIoT（人工智能+物聯(lián)網(wǎng)）設備的大爆發(fā)以及創(chuàng)新的人工智能語音應用的不斷涌現(xiàn)，將推動MEMS麥克風整體市場的持續(xù)擴張，未來5年將實現(xiàn)11%的復合增長率，預計在2022年全球MEMS麥克風的出貨量將超過80億顆，到2024年MEMS麥克風的市場規(guī)模將達到16億美元。瑞聲科技憑借極具市場競爭力的產(chǎn)品，未來將成為全球高信噪比MEMS麥克風領域新的領頭羊。

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