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MEMS麦克风

已有 5844 次阅读| 2012-9-20 21:49

   http://www.mems.me/Microphone_201207/259.html

1、内部结构

MEMS麦克风是由MEMS(微电机系统)微电容传感器、微集成转换电路(放大器)、声腔及RF抗噪电路组成。MEMS微电容极头部分包含接收声音的硅振膜和硅背极, 硅振膜可直接将接收到的音频信号经MEMS微电容传感器传输给微集成电路, 微集成电路可将高阻的音频电信号转换并放大成低阻的音频电信号, 同时经RF抗噪电路滤波, 输出与手机前置电路相匹配的电信号. 完成“声--电”转换。

MEMS芯片和MEMS麦克风结构示意图

MEMS麦克风内虽然包含多个部件,但相比ECM要减去很多,这为组装提供了便利。而且半导体部件持续降价的趋势也使得其成本有望快速下降,进而加快推广。MEMS的轻薄特点在手机中尤其明显,因为足够薄之后就可以贴在PCB的背面,直接面对用户的发音部位。

MEMS麦克风内部结构和MEMS麦克风在手机中的位置

上图左侧是MEMS麦克风的组成结构,其中包含两块芯片,MEMS为传感部件,asic为信号处理部件;此外还包括引脚、电容等。实际上MEMS麦克风的原理与传统的驻极体麦克风(ECM)相似,但是关键部件是半导体制程,具有了许多ECM无法获取的优势。

2、优势突出

(1)相对于传统驻极体麦克风,MEMS具有耐高温、耐回流焊特性,可以直接使用SMT生产方式组装,减少了烦琐的手工、半自动装配、电气性能测试、返工等一系列生产成本;生产效率显著提高。

(2)传统驻极体麦克风零部件繁多,生产工艺工序人工因素多,产品性能一致性及品质一致性差;MEMS麦克风,可以采取全自动化生产,产品性能及品质一致性高。

MEMS麦克风的发展趋势

(3)传统驻极体麦克风,采取高电压将电荷驻存在驻极体材料上的工作原理;电荷易受环境和使用条件影响,造成电荷逃逸,灵敏度降低。MEMS麦克风采用偏置电压工作原理,无需驻存电荷,无需驻极体材料,所以产品稳定性更好。

(4)结构空间更节省,设计使用更灵活。

ECM和MEMS部分性能对比

3、市场空间

MEMS麦克风从2007年开始快速发展,当年全球销量2.47亿只,到2010年销量6.95亿只,在全部麦克风中占比约两成。随着MEMS技术逐渐成熟,应用的手机/消费电子产品增加,规模效应使得成本降低,将进一步推动MEMS的渗透率提升。预计到2015年,MEMS渗透率将达到35%。iSuppli预计到2015年,MEMS麦克风出货总额将达到7亿美元。

MEMS麦克风将保持20%以上的年增长率

4、玩家更迭

MEMS麦克风产业链分为晶圆制造、芯片封装、系统组装等,全球供应链中,处于最上游的就是MEMS芯片的设计商和代工厂,在终端麦克风组装厂则有多家在竞争,但楼氏电子(Knowles)占据八成份额。

全球MEMS麦克风供应链


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