據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，近年來(lái)壓電MEMS技術(shù)的發(fā)展取得了巨大進(jìn)步，例如總部位于美國(guó)馬薩諸塞州波士頓的Vesper Technologies（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Vesper）的壓電MEMS麥克風(fēng)、Chirp Microsystems公司用于測(cè)距的PMUT（壓電式MEMS超聲波換能器）傳感器、總部位于奧地利格拉茨的USound公司將壓電薄膜用于音頻揚(yáng)聲器等。這些企業(yè)都是推動(dòng)壓電MEMS技術(shù)快速發(fā)展的功臣。

eeNews Europe近日采訪(fǎng)了Vesper首席執(zhí)行官M(fèi)att Crowley，就壓電MEMS的前景以及Vesper進(jìn)入相關(guān)市場(chǎng)的時(shí)機(jī)等問(wèn)題進(jìn)行了專(zhuān)訪(fǎng)。

Vesper首席執(zhí)行官M(fèi)att Crowley

Crowley首先聲明Vesper沒(méi)有宣布過(guò)進(jìn)軍揚(yáng)聲器市場(chǎng)的公告，從技術(shù)到產(chǎn)品都采用MEMS換能器的復(fù)雜性不應(yīng)低估。他還補(bǔ)充道，作為一家小公司，Vesper應(yīng)該繼續(xù)專(zhuān)注于將壓電MEMS麥克風(fēng)推向市場(chǎng)。

Vesper壓電MEMS麥克風(fēng)

“我們是壓電MEMS的堅(jiān)定擁護(hù)者。我們是最早使用該技術(shù)的公司之一，現(xiàn)在我們已進(jìn)入量產(chǎn)階段。”Crowley說(shuō)，“這就像建造一座摩天大樓，似乎花了很多時(shí)間在夯實(shí)地基上，但是一旦地基完成，摩天大樓就會(huì)很快竣工?！盋rowley接著說(shuō)道：“我們制定了改進(jìn)壓電材料的路線(xiàn)圖。盡管可以使用替代材料，但我們?nèi)允褂玫X（AlN）。壓電傳感器完全能夠遵循比例規(guī)律。

如果將薄膜厚度減半，就可以將薄膜面積和芯片尺寸縮小一半。雖然目前我們正在使用物理氣相沉積（physical vapor deposition，PVD）來(lái)濺射氮化鋁，但我們也仍繼續(xù)對(duì)減少薄膜厚度的工藝進(jìn)入投資。將來(lái)也會(huì)采用其他的物理沉積技術(shù)。”Crowley說(shuō)，原子層沉積（atomic layer desposition，ALD）工藝更昂貴，但優(yōu)點(diǎn)是便于控制，且薄膜厚度更薄，厚度通常是納米級(jí)而不是微米級(jí)。

“我們目前正在與Globalfoundries合作，但總的來(lái)說(shuō)，MEMS代工廠(chǎng)更傾向于使用滯后的工藝技術(shù)，無(wú)論是在光刻還是沉積工藝?！盋rowley說(shuō)，“氮化鋁是一種很好的材料，可以通過(guò)摻雜來(lái)改變其特性。我們有點(diǎn)像材料不可知論者。但不得不承認(rèn)新材料將有助于提高靈敏度?！盋rowley補(bǔ)充說(shuō)道：“作為一家創(chuàng)業(yè)公司，我們傾向于在從研究到研發(fā)的這個(gè)過(guò)程中更加努力?！眽弘奙EMS麥克風(fēng)的靈敏度已經(jīng)領(lǐng)先了，難道還不夠好嗎？“

在智能手機(jī)市場(chǎng)，現(xiàn)有麥克風(fēng)已經(jīng)滿(mǎn)足了大部分的需求。但是有些應(yīng)用對(duì)靈敏度要求會(huì)更高，用于主動(dòng)降噪（automatic noise reduction，ANR）耳機(jī)的麥克風(fēng)就是其中之一。高靈敏度允許我們就芯片尺寸與靈敏度做權(quán)衡。此外，一旦你開(kāi)始制造性能更佳的麥克風(fēng)，人們就會(huì)立馬開(kāi)發(fā)出對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序?！?/p>

壓電式麥克風(fēng) vs. 電容式麥克風(fēng)

Crowley列舉了高動(dòng)態(tài)范圍麥克風(fēng)的例子，它可以放置在距離工業(yè)機(jī)械中的噪聲源特別近的地方或諸如此類(lèi)的地方。此時(shí)壓電在這些應(yīng)用變得非常有利，因?yàn)樗軌蚍缐m。“壓電MEMS的另一有用屬性是，它是對(duì)傳統(tǒng)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單的補(bǔ)充，允許在同一基板上集成多種類(lèi)型的傳感器”，Crowley說(shuō)。他舉了一個(gè)例子，涉及溫度傳感器與音頻、超聲檢測(cè)、超聲波感應(yīng)探測(cè)的結(jié)合。

“超聲波技術(shù)是我們目前可以做的，但再次開(kāi)發(fā)MEMS產(chǎn)品又是一項(xiàng)重大項(xiàng)目?！碧岬綄⒍鄠€(gè)傳感器集成到一塊基板，由此引出了麥克風(fēng)陣列的話(huà)題，可作為提高M(jìn)EMS傳感器的性能或改變其功能的手段。

“麥克風(fēng)陣列正在慢慢發(fā)生變化。你本質(zhì)上得到了方向性和靈敏度的提高，但你所希望得到的麥克風(fēng)陣列的音頻元素可能會(huì)減少，這是一種抗衡性驅(qū)動(dòng)?！钡獵rowley補(bǔ)充說(shuō)，如果客戶(hù)需要準(zhǔn)備大尺寸芯片，號(hào)稱(chēng)某邊為兩厘米，或是基于FR4的元器件，可能會(huì)聯(lián)想到獨(dú)立的陣列。在任何情況下，麥克風(fēng)都需要合理的封裝厚度以防止衰減。Crowley說(shuō)道，考慮到某些防御應(yīng)用的客戶(hù)一直在關(guān)心Vesper的MEMS麥克風(fēng)陣列。

然而，Crowley說(shuō)，未來(lái)會(huì)有更多通用麥克風(fēng)陣列。目前，Vesper專(zhuān)注于零功耗監(jiān)聽(tīng)麥克風(fēng)，可用作基本的永久在線(xiàn)傳感器?！八脑O(shè)計(jì)允許完全斷電，除了壓電MEMS麥克風(fēng)和小型監(jiān)聽(tīng)電路。任何噪音都會(huì)使麥克風(fēng)膜產(chǎn)生振動(dòng)，但可以設(shè)置閾值來(lái)喚醒MEMS ASIC的其余部分，然后再喚醒設(shè)備?！盋rowley說(shuō)，“這充分表明壓電MEMS麥克風(fēng)陣列對(duì)智能音箱、智能遙控器、耳戴式設(shè)備更具誘惑?！边@表明，雖然智能手機(jī)是MEMS麥克風(fēng)最大的市場(chǎng)，但現(xiàn)在的增長(zhǎng)率并不高。部分增長(zhǎng)來(lái)自設(shè)備中的麥克風(fēng)數(shù)量增加。不過(guò)，Crowley表示，MEMS麥克風(fēng)的非智能手機(jī)市場(chǎng)正以每年50%的速度增長(zhǎng)。這也是Vesper持續(xù)關(guān)注麥克風(fēng)市場(chǎng)的另一主要原因。