如何利用MEMS麥克風(fēng)改善移動(dòng)設(shè)備聲學(xué)性能

廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

考慮到硅基麥克風(fēng)的眾多優(yōu)勢(shì)和系統(tǒng)成本，硅基麥克風(fēng)對(duì)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，將具有很大的吸引力，例如圖1所示的應(yīng)用實(shí)例。

圖1：帶有額外30pF 電容進(jìn)行共模抑制的移動(dòng)電話應(yīng)用示例

尺寸不僅指麥克風(fēng)器件的占位空間，還指那些能夠通過ASIC更高程度集成可省去的分立器件的尺寸。具有上述要求的應(yīng)用包括：中高端移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、PDA或游戲控制臺(tái)等。

A/D 轉(zhuǎn)換器可以很容易地集成在ASIC中。通過給麥克風(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。這對(duì)移動(dòng)電話和筆記本電腦而言都是一個(gè)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VoIP日漸風(fēng)行的情況下，筆記本電腦可以當(dāng)作電話來使用。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)。但要計(jì)算來自一個(gè)陣列中不同麥克風(fēng)的延遲信號(hào)的聲音方向，則需要具有非常穩(wěn)定性能的麥克風(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)療及汽車行業(yè)也有很大的吸引力，從機(jī)器監(jiān)視、助聽器到車載免提裝置等應(yīng)用都有可能用到MEMS麥克風(fēng)。中高端應(yīng)用的系統(tǒng)成本大致相同。但是，MEMS麥克風(fēng)還有很大的發(fā)展?jié)摿Α，F(xiàn)在也許就是了解這種全新技術(shù)的大好時(shí)機(jī)，以便將來從中受益。

技術(shù)展望

英飛凌推出新產(chǎn)品系列—硅基MEMS麥克風(fēng)，該產(chǎn)品系列中的第一款產(chǎn)品是SMM310—SMT模擬輸出單端麥克風(fēng)。半導(dǎo)體制造商具備制造該產(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(專用集成電路)設(shè)計(jì)和制造能力，最后是大批量低成本封裝能力。迄今為止，聲頻公司一直占據(jù)著幾乎整個(gè) MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)。聲頻公司必須依賴半導(dǎo)體代工廠提供相關(guān)技術(shù)并與他們分享利潤?，F(xiàn)在，像英飛凌這樣的半導(dǎo)體公司的進(jìn)入意味著該市場(chǎng)擁有了新的選擇，并且降低了元件購買者的風(fēng)險(xiǎn)。

尺寸的進(jìn)一步縮小將會(huì)受到制造過程中標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化貼裝工具的限制，因?yàn)橐纛l端口不能采用真空工具進(jìn)行操作。其實(shí)限制主要來自MEMS尺寸本身，MEMS的尺寸不到當(dāng)今普通麥克風(fēng)的一半。

ASIC 中將集成更多功能，A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)字輸出是第一步。此外，還可利用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，如風(fēng)噪信號(hào)過濾構(gòu)件。專用接口和信號(hào)預(yù)處理也將成為一個(gè)很大的應(yīng)用領(lǐng)域。RF 屏蔽也將得到進(jìn)一步改進(jìn)。

在音頻方面，也會(huì)有很多變化。SMM310針對(duì)人聲進(jìn)行了優(yōu)化，但是在20Hz-20kHz的頻率范圍內(nèi)，還有較高的聲學(xué)敏感性。很難預(yù)測(cè)何時(shí)會(huì)出現(xiàn)帶有集成式麥克風(fēng)并能記錄美妙立體聲的單片式錄像電話，但是，毫無疑問我們正在朝著這個(gè)方向發(fā)展。