專訪Vesper:我們將繼續專注於壓電MEMS麥克風及其陣列市場

2021-02-13 MEMS

據麥姆斯諮詢報導，近年來壓電MEMS技術的發展取得了巨大進步，例如總部位於美國麻薩諸塞州波士頓的Vesper Technologies（以下簡稱Vesper）的壓電MEMS麥克風、Chirp Microsystems公司用於測距的PMUT（壓電式MEMS超聲波換能器）傳感器、總部位於奧地利格拉茨的USound公司將壓電薄膜用於音頻揚聲器等。這些企業都是推動壓電MEMS技術快速發展的功臣。

eeNews Europe近日採訪了Vesper執行長Matt Crowley，就壓電MEMS的前景以及Vesper進入相關市場的時機等問題進行了專訪。

Vesper執行長Matt Crowley

Crowley首先聲明Vesper沒有宣布過進軍揚聲器市場的公告，從技術到產品都採用MEMS換能器的複雜性不應低估。他還補充道，作為一家小公司，Vesper應該繼續專注於將壓電MEMS麥克風推向市場。

Vesper壓電MEMS麥克風


「我們是壓電MEMS的堅定擁護者。我們是最早使用該技術的公司之一，現在我們已進入量產階段。」Crowley說，「這就像建造一座摩天大樓，似乎花了很多時間在夯實地基上，但是一旦地基完成，摩天大樓就會很快竣工。」

Crowley接著說道：「我們制定了改進壓電材料的路線圖。儘管可以使用替代材料，但我們仍使用氮化鋁（AlN）。壓電傳感器完全能夠遵循比例規律。如果將薄膜厚度減半，就可以將薄膜面積和晶片尺寸縮小一半。雖然目前我們正在使用物理氣相沉積（physical vapor deposition，PVD）來濺射氮化鋁，但我們也仍繼續對減少薄膜厚度的工藝進入投資。將來也會採用其他的物理沉積技術。」

Crowley說，原子層沉積（atomic layer desposition，ALD）工藝更昂貴，但優點是便於控制，且薄膜厚度更薄，厚度通常是納米級而不是微米級。

「我們目前正在與Globalfoundries合作，但總的來說，MEMS代工廠更傾向於使用滯後的工藝技術，無論是在光刻還是沉積工藝。」Crowley說，「氮化鋁是一種很好的材料，可以通過摻雜來改變其特性。我們有點像材料不可知論者。但不得不承認新材料將有助於提高靈敏度。」

Crowley補充說道：「作為一家創業公司，我們傾向於在從研究到研發的這個過程中更加努力。」

壓電MEMS麥克風的靈敏度已經領先了，難道還不夠好嗎？

「在智慧型手機市場，現有麥克風已經滿足了大部分的需求。但是有些應用對靈敏度要求會更高，用於主動降噪（automatic noise reduction，ANR）耳機的麥克風就是其中之一。高靈敏度允許我們就晶片尺寸與靈敏度做權衡。此外，一旦你開始製造性能更佳的麥克風，人們就會立馬開發出對應的應用程式。」

壓電式麥克風 vs. 電容式麥克風


Crowley列舉了高動態範圍麥克風的例子，它可以放置在距離工業機械中的噪聲源特別近的地方或諸如此類的地方。此時壓電在這些應用變得非常有利，因為它能夠防塵。

「壓電MEMS的另一有用屬性是，它是對傳統工藝相對簡單的補充，允許在同一基板上集成多種類型的傳感器」，Crowley說。他舉了一個例子，涉及溫度傳感器與音頻、超聲檢測、超聲波感應探測的結合。


「超聲波技術是我們目前可以做的，但再次開發MEMS產品又是一項重大項目。」

提到將多個傳感器集成到一塊基板，由此引出了麥克風陣列的話題，可作為提高MEMS傳感器的性能或改變其功能的手段。


「麥克風陣列正在慢慢發生變化。你本質上得到了方向性和靈敏度的提高，但你所希望得到的麥克風陣列的音頻元素可能會減少，這是一種抗衡性驅動。」

但Crowley補充說，如果客戶需要準備大尺寸晶片，號稱某邊為兩釐米，或是基於FR4的元器件，可能會聯想到獨立的陣列。在任何情況下，麥克風都需要合理的封裝厚度以防止衰減。Crowley說道，考慮到某些防禦應用的客戶一直在關心Vesper的MEMS麥克風陣列。


然而，Crowley說，未來會有更多通用麥克風陣列。目前，Vesper專注於零功耗監聽麥克風，可用作基本的永久在線傳感器。「它的設計允許完全斷電，除了壓電MEMS麥克風和小型監聽電路。任何噪音都會使麥克風膜產生振動，但可以設置閾值來喚醒MEMS ASIC的其餘部分，然後再喚醒設備。」Crowley說，「這充分表明壓電MEMS麥克風陣列對智能音箱、智能遙控器、耳戴式設備更具誘惑。」

這表明，雖然智慧型手機是MEMS麥克風最大的市場，但現在的增長率並不高。部分增長來自設備中的麥克風數量增加。不過，Crowley表示，MEMS麥克風的非智慧型手機市場正以每年50%的速度增長。這也是Vesper持續關注麥克風市場的另一主要原因。

推薦培訓：
2018年12月13日至12月15日，麥姆斯諮詢主辦的《聲學MEMS和傳感器培訓課程》將在蘇州舉行，培訓內容包含：（1）聲學/壓電MEMS設計工具Tanner軟體及應用；（2）聲學MEMS和傳感器有限元設計軟體COMSOL Multiphysics及其應用；（3）電容式MEMS麥克風設計；（4）電容式MEMS麥克風製造工藝，及參觀學習MEMS製造產線；（5）MEMS麥克風封裝和測試；（6）MEMS麥克風ASIC技術；（7）壓電MEMS水聽器（水下麥克風）設計、製造及封測；（8）MEMS麥克風專利分析，及典型訴訟案例。

詳情及報名請聯繫：
麥姆斯諮詢
聯繫人：彭琳
電話：17368357393
E-mail：PengLin@MEMSConsulting.com

延伸閱讀：

《Vesper壓電式MEMS麥克風：VM1000》
《聲學MEMS和音頻解決方案-2017版》
《蘋果iPhone X中的MEMS麥克風》
《iPhone 7 Plus中的樓氏MEMS麥克風：專利到產品的全解析》

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