音频领域新革命：MEMS扬声器即将量产
2016-06-13 13:32:48   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

微访谈：USound管理团队

麦姆斯咨询引言：MEMS技术能够将“庞大”的宏观技术体系转移到微型硅元器件中。近些年，MEMS技术为全球带来的两个重量级产品分别是MEMS麦克风（楼氏电子是MEMS麦克风领域的开创者）和MEMS振荡器（目前市场由SiTime主导），这两个产品去年的销售额超过了10亿美元。

MEMS技术应用的下一个重量级产品即将登场：历史首次，MEMS扬声器已经为量产做好准备，将为MEMS制造商带来一个价值数十亿美元的新市场。Yole Developpement（以下简称YD）在其近期最畅销的报告《MEMS产业现状-2016版》中提到，该市场将于2017年登场，现在它已经来了！

USound GmbH（以下简称USound）是MEMS扬声器的开创者，这是一家由数位MEMS产业资深人士于3年前创立的奥地利公司。我们近期有幸采访了该公司的管理团队，以了解其发展规划，以及对MEMS扬声器这一利润丰厚的新机遇的市场预期。

MEMS：一种“传递函数”技术

YD：请简单介绍一下USound的起源？

USound：USound创始人都是MEMS产业的资深人士，他们非常熟悉MEMS市场及其技术发展趋势。在公司创立期间，他们发现新兴的MEMS扬声器领域将是最有前途的发展方向之一。得益于三位创始人通过多年积累与一些研究机构建立起来的良好关系，他们得以深入了解那些可行但还未商业化的MEMS扬声器技术。通过甄选确定了技术和专利组合之后，公司与这些研究机构签订了独家许可协议。确定了应用领域和相关技术，下一个挑战便是确保公司在声学领域的知识和专业能力。幸运的是，在2014年夏天，位于维也纳的一家微型扬声器主要供应商正在裁员。这使USound有机会聘请到了一批非常有经验的声学工程师。不久之后，USound又从IEM（音乐和声学电子研究所）招聘了一批年轻的工程师，IEM位于奥地利格拉兹（Graz, Austria），在声学工程领域享誉盛名。USound由此快速的组建了一支覆盖MEMS技术、运营和声学领域的专业团队，USound目前有两家办公室，分别位于德国和奥地利。

创始人们能够将理想变为现实，得归功于三位著名的高科技产业资深人士的大力帮助和支持。他们是USound的非执行董事，分别是Greg Galvin、Ignazio Rusconi-Clerici和Herbert Gartner。他们分别创立了MEMS公司Kinonix（后被RONM以2.33亿美元收购）、IRMS（后因Hyperion解决方案而闻名，最终被Oracle以33亿美元收购）以及SensorDynamics（一家MEMS和无线传感器公司，在2011年被Maxim以1.64亿美元收购）。

YD：请简单的概述一下USound的背景和技术？

USound：2009年，USound的三位创始人在SensorDynamics相识。在SensorDynamics被收购两年后，他们决定自己成立一家创业公司。如Yole在其报告中所述，扬声器是移动电话中少数还没有应用半导体或MEMS技术的元器件之一，于是创始人们抓住了这一机遇，并开始研究该技术。公司刚开始的想法是研究定向式扬声器，但是与首批试用客户沟通后，放弃了这一研究方向，转而研究平衡电枢式（或称平衡衔铁式）扬声器替代解决方案。平衡电枢式扬声器市场非常适合公司的发展，因为它仅需要较小的MEMS器件（非常适合新产品导入），而且其目前的供应链完全受限于其更偏向手工制作的制造工艺。

公司第二个重要事件是发现MEMS执行器在超声波领域具有较好的性能，于是我们开发了一款适合接近传感和定位的微型高频扬声器。能够潜在的节省智能手机的内部空间，将有助于智能手机的美学设计，客户应该会非常感兴趣。

YD：你们目前的技术和产品开发状况如何？

USound：首款平衡电枢式扬声器替代解决方案原型和首款微型高频扬声器已经为选定的客户进行了送样。将在今年夏末进行试生产，同时进行内部测试。其技术已经为市场应用做好了准备，将和MEMS麦克风一样，彻底变革个人音频市场。

USound微型扬声器

YD：USound技术的主要附加值是什么？

USound：USound将MEMS技术引入了扬声器领域，与加速度计、麦克风和压力传感器一样，MEMS技术在该领域相对传统技术的优势即将展现出来：更小的执行器尺寸/重量，获得更低的功耗和更高的可靠性；批量制造工艺，带来更低的价格和更高的产品一致性；高性能材料和结构，获得更低的系统功耗；电子集成，获得更多智能化产品。

YD：和现在主流的智能手机微型扬声器、其它MEMS扬声器以及谷歌眼镜使用的骨传导换能器相比，你们的技术竞争优势是什么？

USound：如之前所述，我们的MEMS扬声器能够在超声波频段保持高效运行。而高频运行通常是音频接收器的弱点，使得制造商不得不应用复杂的解决方案来改善声音还原的音质。此外，控制电子元器件能够直接集成到MEMS扬声器的封装中，能够不受尺寸限制，进一步提高产品的性能。我们的MEMS扬声器原理基于模拟音频信号，因此，可以避免其它竞争MEMS技术所需要的复杂音频处理。USound已经生产了个人音频（虚拟耳机）原型产品，该原型产品对外界的屏蔽性好，并能够为耳机带来极佳的音质，而且相比骨传导换能器还没有音质损失。

YD：就关键材料而言，你们使用的是压电材料（PZT），是吗？

USound：是的，目前应用的主要材料是压电材料，但我们也在测试其它材料，为下一代产品进一步改善功能和质量做准备。

YD：你们是不是通过“振动结构”和“声波放大振膜”的分离，使得封装结构变得更简单？驱动器集成在封装内部，是不是也有同样的效果？

USound：确实如此。通过封装集成现在变得非常简单，也易于优化。通常，制造商提高声级需要利用更大尺寸的振膜，相应需要更大尺寸的磁体，但更大的磁体将降低后腔空间，这反过来又需要更大的磁体来补偿声级损失。相比之下，MEMS解决方案可以单独地调谐执行器和振膜尺寸，来满足客户的特定要求。此外，大尺寸的振膜价格很便宜（每个产品仅需1美分），意味着可以使所需硅的面积最小化，从而优化成本和良率。

YD：现在，你们已经为量产解决了大部分问题了吗？

USound：没错！我们的MEMS执行器已经为应用做好准备。为了客户将来使用方便，我们还将开发一款专用的放大解决方案。总的来说，MEMS执行器相比电力驱动器需要更高的电压。目前可用的压电驱动放大器还没有为移动应用而进行完全优化，这就是我们决定自己开发放大器的原因。我们已经测试了几款概念设计，我们现在正在测试的概念设计非常简单，预计将在明年年初问世。

YD：您认为你们的技术和现在已经应用的技术相比，竞争优势在哪？是成本？你们的产品将带来更高的性能、更好的集成和更低的成本，是这样吗？

USound：是的，完全正确。我们现在的技术已经能够在多方面满足耳机扬声器和智能手机扬声器的需求，而这两个扬声器应用是完全不同的市场。我们将先进入耳机或耳塞市场，提供更好的声学和功耗性能。我们还能相对现有技术提供更好的成本结构和扩展性。当我们成功的进入了耳机市场后，我们将继续开拓手机市场，凭借更佳的性能、更低的功耗、成本以及更多的功能站稳脚跟。随着近几年的发展，MEMS产业日益成熟，真正实现了Fabless商业模式，这在5年或者6年前可能还无法实现。因此，我们通过与供应链中的合作伙伴精诚合作建立Fabless商业模式。我们正面向所有的个人音频市场，通过挑战目前的技术争取在这个数十亿美元的市场中分一杯羹。

YD：我猜你们已经在和未来的客户开展了合作。您认为他们对MEMS扬声器的兴趣如何？他们是否认为这是一个不错的选择？他们认为这是一项突破性技术吗？他们的反馈又如何？

USound：总的来说，他们的反馈是相对乐观的。一些客户在接受一项新技术之前，希望能够看到更多的数据。同时，其它的一些客户则非常兴奋，觉得平静的音频换能器市场终于迎来了搅局者。他们知道MEMS技术为麦克风市场带来了很多利好和机遇，显而易见，MEMS技术也能将优势和机遇带给扬声器市场。客户们正在评估和寻求其中最适合他们自己的部分。但立刻，他们认识到我们的首款产品将取代目前的平衡电枢式扬声器，他们认为这极有可能能够解决目前的供应链紧张问题，随即他们通常需要权衡这对于他们的组织机构和产品优化意味着什么。

YD：就商业模式而言，如果我们将之与2003年楼氏电子推出首款MEMS麦克风相类比，你们的销售策略是？准备利用技术优势促进销量，通过增加产品价值或功能来抵消较高的产品价格压力？你们将选择什么样的商业模式？你们是将自己定位为器件供应商，还是你们也会将技术卖给其它扬声器公司？

USound：我们可以作为一个器件供应商服务于市场，但同时我们还可以提供放大器，未来还将提供编解码器和数字信号处理器。我们还计划为MEMS扬声器增加固件以提供特色功能。这就是我们的发展战略。我们知道有些特别的公司，他们代表了一个非常不错的市场，他们希望开发自己的产品，只会从我们这里购买MEMS扬声器。所以，我们主要的商业模式将会和楼氏电子类似，主要作为音频解决方案供应商，但是考虑到市场上MEMS扬声器供应商较少，我们也会采取英飞凌在MEMS麦克风领域的商业模式，通过提供一些MEMS扬声器芯片而获得一些业务。

YD：这是否意味着你们有信心提升MEMS扬声器价值，让客户为功能买单？

USound：是的，我们已经看到了那些产品如何快速的实现商品化，比如MEMS麦克风或者加速度计，其价格大约不到二十多美分。现在它们是通过在应用环境中实现传感器融合而赚钱，比如各种组合惯性传感器及算法。我们希望可以在面对竞争时领先布局，把握先机。

YD：音质和功率对于基于MEMS技术的扬声器来说是很大的挑战，你们是如何解决这些问题的呢？

USound：USound从两方面入手来解决这些问题。在内部，我们各方面的团队（声学、MEMS和半导体）通过试用客户的支持与帮助，不断地突破现有技术局限；在外部，通过与领先研究机构的紧密合作，使得我们能够不断地获得更高性能的新材料和新结构。我们已经在音频领域申请并获得了12项专利授权。

YD：您能跟我们分享一下贵公司的产品或技术路线图吗？

USound产品或技术路线图

YD：USound产品的目标应用是哪些？

USound：我们目前专注于移动应用，其中首要目标是高端耳机。等我们的技术逐渐成熟，我们将进入智能手机和便携式扬声器领域。当然，我们现在也对超声波指纹传感应用感兴趣，这也是我们考虑的应用领域。

YD：除了显而易见的消费类市场，你们是否在医疗、汽车、智能家居和工业等其它领域看到商机？

USound：鉴于USound目前还处于初创期，我们决定先专注于消费类音频市场。等我们的公司发展壮大并且技术成熟后，我们再开拓其它市场。

YD：你们现在是否已经和潜在客户建立了伙伴关系？

USound：很多OEM厂商目前正在评估我们的产品。

YD：你们的首批产品计划什么时间供货？

USound：我们的首款产品将从今年夏末开始试生产和内部测试，预计将在2017年第二季度供货。

YD：USound产品的下一步开发计划是：降低成本、提高性能、智能化、结合其它传感器？

USound：当然，USound将在所有这些方面投入研发。我们公司的主旨是获得最佳的产品性能，但对整个产业来说，最激动人心的是我们有机会将传感器集成到执行器中，实现执行器的自我监测，当然也能同时探测其它物理效应。

YD：你们是否计划销售具备更复杂功能的器件？

USound：是的，更复杂的功能比如音频均衡、3D音频等功能我们都将开发，并会将其推向市场。

YD：你们的长期目标是？

USound：USound将会逐渐发展成为音频系统开发商，提供从硬件到固件的完整解决方案，以简化技术的应用，并帮助我们的客户获得优化的产品性能。与合作伙伴和潜在客户的合作使我们获益良多，我们也明白了要想获得一项新技术，需要付出双倍的努力。我们已经证明了我们技术的可行性，现在我们的努力都集中在进入市场！