모놀리식 디자인으로 전체 실리콘 MEMS 스피커 제공

기존의 일렉트릿 콘덴서 마이크는 오랫동안 가장 많이 사용되는 마이크였지만 MEMS(Micro-Electromechanical Systems) 마이크가 이를 대체하고 있습니다. 보이스 코일 스피커는 오랫동안 가장 많이 사용되는 스피커로 남아 있었지만 MEMS 스피커가 이를 대체할 수 있을까요? Santa Clara에 기반을 둔 스타트업 xMEMS, Inc.는 전체 MEMS 스피커(액츄에이터 및 멤브레인)를 실리콘으로 구현하여 음성 코일 및 하이브리드 MEMS 스피커의 판도를 바꾸고 판도를 바꾸는 것을 목표로 하고 있습니다.

시도하고 사실입니까?

2017년 10월에 설립된 xMEMS는 최초의 모놀리식 진정한 MEMS 스피커라고 주장하는 제품을 도입하여 스텔스 모드에서 벗어나고 있습니다. 무선 스테레오(TWS) 이어버드, 인이어 모니터 및 헤드폰. 몬타라(Montara)라는 이름의 MEMS 스피커는 4월부터 고객을 선정하기 위해 샘플링됐다. 이제 엔지니어링 샘플이 더 많은 OEM 및 제조업체에 출시되고 위험 주문은 올해 말에 시작될 것으로 예상되며 대량 생산은 2021년 4월로 계획되어 있습니다.

xMEMS의 마이크 하우스홀더

Montara가 최초의 "진정한" MEMS 스피커라면 "거짓" MEMS 스피커가 있다는 뜻입니까? 대답은 아니오이지만 xMEMS는 단어 선택을 엉망으로 만들지 않습니다. 스피커의 한 구성 요소만 MEMS로 교체하는 것만으로는 MEMS 스피커가 될 수 없습니다. xMEMS의 마케팅 및 비즈니스 개발 부사장인 Mike Housholder는 EE Times에 Montara가 "최초의 모놀리식, 단일 다이, 전체 실리콘 스피커이므로 팹에서 완전한 기능을 갖춘 스피커로 나옵니다."라고 말했습니다.> . “기존 반도체 패키징 외에 추가적인 공정 및 조립 단계가 없습니다.”

Montara는 셀 기반 아키텍처를 가지고 있으며 각 사각형은 개별 스피커입니다. "압전 MEMS 액츄에이터가 있고 그 위에 실리콘으로 에칭된 스피커 멤브레인이 있습니다." 실리콘 멤브레인은 압전 MEMS 액츄에이터에 의해 위아래로 밀려 공기압을 발생시켜 멤브레인을 움직이고 소리를 생성합니다. "우리는 기본적으로 이 Montara의 첫 번째 구현을 위해 6개의 셀 어레이를 만들었으며 이 6개의 셀이 함께 움직여 소리 신호를 생성합니다."

MEMS를 선택해야 하는 이유

음성 코일 기술은 한 세기 동안 사용되어 왔으며 잘 작동하는 것 같다고 Housholder는 말했습니다. 그러나 다중 구성 요소 보이스 코일 스피커는 노동 집약적이며 가변성이 높은 공장 조립 라인이 필요합니다. 보이스 코일 스피커는 반자동이기 때문에 “스피커 공장에서 수백 또는 수천 명의 작업자가 수동으로 보이스 코일 스피커를 자석 주위에 감싸고 플라스틱 또는 종이 멤브레인을 장착하는 것을 볼 수 있습니다. 그리고 인간이 관여할 때마다 가변성이 있습니다.” 이어 그는 이어버드를 제작할 때 “직원들이 왼쪽 스피커와 오른쪽 스피커 소리가 거의 같은지 확인하기 위해 스피커 보정과 매칭 과정을 거쳐야 한다”고 말했다. 이 보정 단계는 필연적으로 시간과 비용이 소요됩니다.

xMEMS가 테이블에 가져오는 것을 목표로 하는 것은 "전체 반도체 프로세스의 이점:균일성, 반복성 및 일관성"을 갖춘 전체 대역폭 스피커라고 Housholder는 말했습니다. "저희는 모든 스피커가 다른 스피커와 매우 유사한 성능을 발휘하는 매우 촘촘한 가드 밴드를 사용하므로 이어버드 조립 라인에서 보정 및 테스트 단계를 제거할 수 있습니다."

또한 압전 소재는 방진, 방수 기능이 있어 특별한 코팅이나 방수 메쉬 없이도 방수, 방진 스피커를 만드는 것이 매우 쉽습니다. 기본적으로 팹에서 나온 칩은 IP-57입니다.

xMEMS의 Montara 스피커

오늘날 시장에 나와 있는 모든 스피커에는 가청 주파수 범위 내에서 공진 주파수가 있지만 그 공명은 스피커 및 이어버드의 제조 및 설계 중에 처리해야 하는 부자연스러운 사운드 프로필을 생성한다고 Housholder는 설명했습니다. 보이스 코일 스피커의 경우 "공명을 약화시키거나 일종의 필터링을 설계해야 합니다." 몬타라의 공진 주파수는 "가청 주파수 범위(20khz)의 북쪽에 있으므로 스피커에 대해 특별한 감쇠, 필터링 또는 조정이 필요하지 않습니다."

그리고 대부분의 스피커는 이어버드 하우징에 접착되거나 일부 하위 어셈블리에 부착되지만 Housholder는 Montara가 다른 반도체 구성 요소와 마찬가지로 접착, 하위 어셈블리에 부착 또는 인쇄 회로 기판에 납땜될 수 있다고 말했습니다.

음질 우선

미디어 소비는 언제 어디서나 일상이 되었으며 소비자는 점점 더 향상된 오디오 품질을 요구하고 있습니다. 시장 조사 기관인 Canalys에 따르면 스마트 개인용 오디오 카테고리가 가장 빠르게 성장하면서 2023년에는 전 세계 스마트 기기 출하량이 30억 대를 넘어설 것입니다. 2020년에는 스마트 개인용 오디오 기기가 전년 대비 32.1% 증가한 4억 9,000만 대에 이를 것으로 예상됩니다.

xMEMS는 빠르게 성장하는 근거리 오디오 스피커 시장에서 입지를 다질 것이며, 두 개의 첫 번째 제품 부문은 TWS와 인이어 모니터가 될 것입니다. "새로운 디자인을 고려하려면 보이스 코일과 같거나 더 나은 사운드를 생성해야 합니다."라고 Housholder가 말했습니다. "압전 MEMS 스피커의 고유한 점은 기존 보이스 코일 스피커가 더 높은 주파수에서 떨어지거나 떨어지는 위치입니다." 압전 MEMS를 사용하면 "더 많은 SPL을 얻을 수 있습니다." 또한 "밝은 사운드나 따뜻한 사운드를 형성하기 위해 필터링하면 사운드에 인공물을 도입하지 않기" 때문에 OEM이 사운드 프로필을 형성할 수 있습니다.

캘리포니아 신생 기업은 또한 2~4개의 균형 전기자를 단일 몬타라로 교체할 수 있는 능력을 설명했습니다. 그리고 “우리 스피커는 모두 실리콘으로 된 모놀리식이기 때문에 기계적 응답 시간이 빠릅니다. 그것이 가장 큰 이익을 가져다 줄 곳은 액티브 노이즈 캔슬링입니다.”

가격을 공개하지는 않았지만 Housholder는 회사가 몬타라를 기성품의 고급 솔루션으로 벤치마킹했다고 말했습니다. "우리는 오늘날의 밸런스드 아마추어 스피커와 경쟁할 것이며 동일한 가격으로 새로운 이점을 제공할 것이라고 생각합니다."

로드맵에서

몬타라의 다른 구성은 더 낮은 가격대를 다루기 위해 개발될 수 있다고 Housholder는 말했습니다. "저렴한 가격을 달성하고 시장의 중간 범위에 진입할 수 있도록 4개의 스피커 셀이 있는 2x2 셀 구성을 찾고 있습니다." 헤드폰에는 귀를 덮는 더 큰 컵이 있기 때문에 xMEMS는 더 큰 소리를 생성하기 위해 세포 수를 늘리는 것도 고려하고 있다고 말했습니다.

Housholder는 "비근거리 오디오, 열린 공간, 여유 공간 오디오 확성기에 대한 큰 시장이 있기 때문에 이 스타트업의 로드맵은 히어러블을 넘어선 것입니다."라고 말했습니다. 확성기는 스마트폰, 스마트 스피커, 홈 엔터테인먼트 사운드바, TV 및 자동차를 만지는데 여기서 그는 확성기에서 상당한 무게를 줄일 수 있는 기회를 봅니다. "우리는 다양한 라우드스피커 시장에 접근하기 위해 다양한 아키텍처를 찾고 있습니다."

7월에 xMEMS는 1,100만 달러가 조금 넘는 금액을 모금했습니다. 대만 주베이에 지사가 있으며 직원 수는 26명입니다.

>> 이 기사는 원래 다음 날짜에 게시되었습니다. 자매 사이트인 EE Times.