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对话xMEMS CEO:MEMS扬声器是音频行业的Next Big Thing

在快节奏的生活中,以听觉为主要刺激对象的“耳朵经济”,受到了越来越多年轻人的喜欢。不管是网络直播、有声读物、知识付费等内容,都逐渐从视觉扩展至听觉,用户需求推动着音频行业的高速发展。相比之下,“耳朵经济”可以让人调动更少的感官进行信息获取,具有更强的伴随性;音频相比于视频所需消耗的流量也更少,人们可以付出更小的成本进行信息获取。

为了将极致的声学体验带给每位消费者,音频相关的硬件革新已刻不容缓。xMEMS Labs(美商知微电子)作为一家半导体音频解决方案公司,致力于通过固态保真(Solid state Fidelity)MEMS扬声器重塑声音。45Uesmc

其创新单片的换能结构在硅中同时实现了致动和振膜,由此生产出世界上机械响应速度快的微型扬声器,消除了动圈扬声器弹簧和悬挂系统恢复的问题。这项技术使得xMEMS扬声器拥有准确的音乐重现、饱满的声音清晰度和更高的空间感。45Uesmc

本文将对话xMEMS联合创始人兼CEO Joesph Jiang(姜正耀),共同探讨音频行业的“Next Big Thing”。45Uesmc

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音频行业的三个发展方向

据Joesph观察总结,今天的音频行业有三个主要的发展方向:第一是更高保真、音质更好的音频,第二是更沉浸、更具空间感的音频,第三是助听器、辅听器及相关功能的发展。45Uesmc

这三个方向中,都对音频有更好、更高频、更完整的需求。但目前所有的动圈单元的频宽都有限,无法做到全频,甚至在8kHz以上就已非常吃力。而全硅MEMS方案就可同时满足高保真、沉浸感、助听辅听功能的需求。45Uesmc

其次,目前音频行业对于全自动化生产有了一定的需求,但自动化仍是动圈、动铁单元生产中需面临的挑战。而xMEMS的MEMS扬声器的生产已经是全自动化,且无论是在生产制作过程、还是应用场景下,MEMS扬声器都非常可靠。45Uesmc

综上两点,这就给全硅MEMS方案提供了机会。45Uesmc

从MEMS声学市场来看,此前受益于下游消费电子产品的发展,MEMS声学传感器成为了MEMS产品中市场份额较大、增速较快的细分市场之一。根据市场调研机构Yole的数据,2020年智能无线耳机领域MEMS声学传感器出货量为11亿颗,占比约为16.04%;预计2026年出货量大于45亿颗,市场发展潜力较大。45Uesmc

MEMS扬声器的设计考量

众所周知,MEMS一般都是用于制造硅麦。而xMEMS是业界首家且唯一的全硅MEMS扬声器制造商。xMEMS扬声器和动圈封装起来作模组,如此设计是怎样的考量呢?45Uesmc

Joesph解答道,关于和动圈封装在一起的问题,由于“哈曼曲线”的存在,人耳往往偏好更大声的低频,但由于现在很少产品能和动圈单元一样在低频发出足够大的声音。在这种情况下,xMEMS扬声器配合传统线圈(用于发出低频声音)是成本表现较好、综合来看较均衡的解决方案。45Uesmc

不过,这仍是过渡阶段的解决方案。xMEMS在实验室中已经完成了单芯片的方案,但MEMS 芯片从设计到量产需要将近两年的时间,因此它属于下一世代产品。45Uesmc

目前xMEMS已推出4款全硅MEMS产品,其中Montara、Montara Plus是全频MEMS扬声器,Cowell是目前业内最小的MEMS扬声器,Skyline则是业内首款支持主动环境声音控制的动态阀门。45Uesmc

在价格成本方面,xMEMS的扬声器跟传统扬声器相比,如今的价格已经十分接近,xMEMS的第二代产品在同样的面积下发出的声音大了84%。在明年下半年,xMEMS还会出一款价格更低、功耗更小的芯片,且这款新芯片已经在工厂成功试产了。45Uesmc

在产能方面,xMEMS现在每月可达50万颗的产量,到今年年底时,每月可达100万颗,明年Q1结束时则可达每月150万颗的产能。每次产能提升都在50万颗,因为一台全自动测试机台的测试量就在每月50万颗,目前正在做第三台机台。同时,xMEMS也在与中国大陆厂商讨论关于封装合作的有关事项。45Uesmc

Joesph总结道:“MEMS扬声器是音频行业制造扬声器一百多年来的新方案,现在看来,优势已经很明显了,因为在价格、生产、品质方面都已经达到比传统方案还好的地步。”45Uesmc

应用拓展:最需要的仍是时间

目前,xMEMS正在协助客户正处于设计阶段的案例大概已有100多个,全世界范围内已经进入Tier 1应用阶段的(例如助听器、IEM入耳式监听器等)则大概在10家左右。由于很多厂商(尤其是欧美厂商)已经对xMEMS有所了解,xMEMS已经和很多公司开始合作开发,最快可能会在2024Q3达到量产。45Uesmc

面对xMEMS如此受欢迎,Joesph坦言产品推广的主要难点,在于客户的要求较为多样,而目前xMEMS最需要的仍是时间,需要一件事情、一件事情完成。如何同时应对多个大客户,也是最近他的一大难处,需要去协调。45Uesmc

总的来说,目前MEMS扬声器的主要市场是TWS耳机,其市场体量最大;其次是助听器、辅听器材方面的应用;再之后才是专业级别的耳机/音响设备,如手机扬声器、车内音响、家庭影院等。45Uesmc

TWS蓝牙耳机现在音频行业已经走到高保真的阶段,已经有许多音频厂商将频宽加大,部分加大到8kHz以上,甚至12kHz、16kHz,这是一个重要里程碑,同时助听辅听也在发展,因此大家其实还是在做很多事情,xMEMS也有发展的机遇。45Uesmc

目前,xMEMS已经有好几个解决方案推出,客户可以直接使用TWS方案,也可以对方案中的任何零件进行替换,在10月还将推出Sleep Buds睡眠耳机的方案。在今年年底圣诞季之前,有5-7款采用xMEMS技术的TWS耳机会推出。45Uesmc

Joesph强调,目前TWS市场已经趋于同质化,市场上的产品十分相像,因此若有产品应用了xMEMS的方案,就会有足够的差异化和亮点。45Uesmc

听器听器xMEMS产品对于助听辅听是最好的方案。助听辅听一般应用的是扬声器的高频特性,这正是xMEMS的优势,因而会对助听辅听非常有帮助。45Uesmc

DynamicVant(动态阀门)能让耳朵佩戴助听器通话时更舒服、更清楚,这不是最新的概念,已经有很多公司在做这方面产品,许多2000-3000美元价位的助听器已经有相应的特性出现。45Uesmc

但是,许多公司在做这种动态阀门时面临挑战:一是体积过大;二是开关时具有机械开关声;三则是不抗汗。但xMEMS具有DynamicVant的Skyline,对于这三个问题都可以解决。45Uesmc

下一世代的应用产品

以下介绍的是专业耳机及音响,均属于下一世代产品。45Uesmc

手机扬声器:由于声音在自由空间、尤其是低频会掉得很快,所以在目前,手机的扬声器低频仍有较大的进步空间。同时,客户对扬声器体积有严格需求,因为5G及其他技术应用的发展,手机中的天线、芯片越来越多、耗电越来越大,电池越来越小,但手机又要维持一定的续航时间,由于扬声器体积十分大,因而不少客户想把扬声器的体积减小,留出更多空余位置。45Uesmc

“实现这一目标也是xMEMS公司的愿景之一,”Joesph介绍道,“我们一直在努力,设置了特别的团队专门负责研发。xMEMS的目标更偏向于将音质提高、让声音变好,就是解决如何让声音在自由空间依然保持饱满的问题。”45Uesmc

目前xMEMS的其中一个方向是用超音波来载波,例如用100kHz来载波100Hz,相当于在单元时间内播放多次,就能让声音更大,原理并不困难,但是目前仍在努力之中。45Uesmc

超高频、超声波应用:由于xMEMS的扬声器在高频方面有优势,其实也有很多客户在用xMEMS的高频做其他的用途,利用超高频、超声波做出特别用法。45Uesmc

例如,一个客户曾用xMEMS的高频进行“赶老鼠”的应用,就是考虑到了老鼠对高频的惧怕,以及xMEMS在高频上的优势。45Uesmc

家庭影院:一直是xMEMS的目标。家庭影院、电视是很需要xMEMS的,因为电视的标准越来越严苛,例如65寸电视最薄是7cm,但目标是5cm,阻碍之处就在于扬声器太厚了。在今天,xMEMS的耳机扬声器达到1mm多一点,未来在做大型扬声器时,厚度应该在1.6cm左右,因此可以满足电视的需要。45Uesmc

另外,许多手表厂商也找过xMEMS,提出一个痛点:目前手表能发声就好,但市场调研预计2024-2025年间,手表会在声音方面有所要求。并且,手表越来越薄,也有越来越多人戴着手表打球、进行剧烈运动,而xMEMS扬声器就很薄,且不怕振动。45Uesmc

汽车音响:xMEMS还展示过一个由多个MEMS扬声器组成阵列的桌面音响的演示,其实那个演示很多车企都来听过,而且车企很有兴趣,因为MEMS扬声器声音很好,而且重量轻、体积小。45Uesmc

从方向性来讲,高频有很大的方向性,因此有的车企认为可以做出个人化的音频系统,也有车企觉得可以放在A柱中。可以看到车企有很多不同的想法,也会拿演示去听。xMEMS的愿景是做一个Loudspeaker(音响扬声器),是比较适合汽车场景的。45Uesmc

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责编:Momoz
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Momo Zhong
国际电子商情(Electronics Supply and Manufacturing-China)助理产业分析师,专注于PCB、电子工程、移动终端、智能家居等上下游垂直领域。
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