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中國(guó)企業(yè)主導(dǎo)，全球最大的電子產(chǎn)業(yè)鏈看上了這條MEMS賽道，產(chǎn)品有望加速普及！
近日，全球首個(gè)MEMS揚(yáng)聲器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《MEMS 微型揚(yáng)聲器通用技術(shù)要求》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布。
MEMS，即微機(jī)電系統(tǒng)（Micro electronic mechanical system），是將微電子技術(shù)與機(jī)械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，它的操作范圍在微米尺度內(nèi)。MEMS技術(shù)是實(shí)現(xiàn)微型化、智能化和集成化的關(guān)鍵技術(shù)之一。它使得各種傳感器和執(zhí)行器得以小型化，為更先進(jìn)更便攜的智能設(shè)備提供了可能。
當(dāng)前，MEMS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出多種多樣的產(chǎn)品，包括壓力傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、振蕩器、噴墨打印頭等，其中，許多MEMS器件已經(jīng)被廣泛商用，并且顛覆了多個(gè)行業(yè)。（相關(guān)內(nèi)容參看《5種商用最成功的MEMS傳感器，顛覆了這些行業(yè)》）
MEMS揚(yáng)聲器作為年輕的MEMS器件，隨著技術(shù)的成熟，近幾年逐漸獲得市場(chǎng)的關(guān)注，目前在全球范圍內(nèi)，MEMS揚(yáng)聲器技術(shù)仍沒有廣泛使用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上制約了MEMS揚(yáng)聲器產(chǎn)品的推廣。
本次《MEMS 微型揚(yáng)聲器通用技術(shù)要求》的發(fā)布，意味著全球首個(gè)廣泛使用的MEMS揚(yáng)聲器統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來了！
值得一提的是，該標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)企業(yè)及團(tuán)體主導(dǎo)，起草單位包括了：
深圳市音響行業(yè)協(xié)會(huì)、美特科技（蘇州）有限公司，深圳市韶音科技有限公司、USOUND GmbH、瑞聲開泰科技（武漢）有限公司、立訊精密工業(yè)股份有限公司、歌爾股份有限公司、合肥領(lǐng)航微系統(tǒng)集成有限公司、蘇州感測(cè)通信息科技有限公司、深圳市盛佳麗電子有限公司、蘇州聲學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司、精拓麗音科技（北京）有限公司、智聯(lián)音頻科技（深圳）有限公司
其中，除了USOUND GmbH為奧地利領(lǐng)先的MEMS揚(yáng)聲器企業(yè)外，均為中國(guó)團(tuán)體，包括了瑞聲科技、歌爾股份等中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)巨頭。
20年前，MEMS噴墨打印頭在打印機(jī)里廣泛使用，取代了傳統(tǒng)的機(jī)械式打印頭，使惠普、佳能等打印機(jī)廠商成為MEMS領(lǐng)域巨頭。
10年前，隨著智能手機(jī)崛起，MEMS麥克風(fēng)被廣泛應(yīng)用，取代傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)，我國(guó)多個(gè)MEMS企業(yè)借著這股東風(fēng)崛起，譬如歌爾股份、瑞聲科技、敏芯股份都是我國(guó)乃至全球MEMS麥克風(fēng)的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。
在這些浪潮中，中國(guó)企業(yè)都是追隨者。今天，中國(guó)企業(yè)參與擬定MEMS揚(yáng)聲器技術(shù)全球首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，意味著中國(guó)企業(yè)在全球MEMS揚(yáng)聲器產(chǎn)業(yè)中占據(jù)領(lǐng)先位置。
該標(biāo)準(zhǔn)將于2024年12月25日開始實(shí)施，具體而言，《MEMS 微型揚(yáng)聲器通用技術(shù)要求》規(guī)定了：
本文件規(guī)定了 MEMS 微型揚(yáng)聲器（以下簡(jiǎn)稱“MEMS_SPK”）的標(biāo)號(hào)、等級(jí)與產(chǎn)品規(guī)格書、測(cè)量條件、技術(shù)要求、測(cè)量方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝運(yùn)輸與貯存。本文件適用于典型工作頻率范圍為20Hz～100kHz、振膜（或聲輻射體）最大尺寸在 60 mm 以內(nèi)的按照使用 MEMS 工藝制成的單個(gè)或模組性微型揚(yáng)聲器。包含基于壓電原理、動(dòng)圈原理、動(dòng)磁原理、靜電原理的MEMS型發(fā)聲器件。
隨著該標(biāo)準(zhǔn)的推出，也向外界發(fā)出了聲音——全球最大的電子產(chǎn)業(yè)鏈看上了這條MEMS賽道！
作為全球最大、擁有最完整電子制造產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)家，中國(guó)企業(yè)主導(dǎo)制定、實(shí)施首個(gè)MEMS揚(yáng)聲器團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，從側(cè)面反映了中國(guó)企業(yè)對(duì)該MEMS技術(shù)市場(chǎng)潛力的看好，接下來，在中國(guó)企業(yè)強(qiáng)大的制造實(shí)力下，相關(guān)MEMS揚(yáng)聲器產(chǎn)品有望快速推向全球市場(chǎng)，從而加速M(fèi)EMS微型揚(yáng)聲器技術(shù)的普及。
未來6年復(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)180%！市場(chǎng)爆發(fā)前夕，資本進(jìn)入！博世、中金等巨頭看好MEMS揚(yáng)聲器賽道
據(jù)知名產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)Yole此前發(fā)布的《MEMS產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀2023》報(bào)告預(yù)測(cè)，全球MEMS微型揚(yáng)聲器2022-2028年復(fù)合年均增長(zhǎng)率（CAGR）高達(dá)180%，是未來6年增長(zhǎng)最快速的MEMS細(xì)分領(lǐng)域，而全部MEMS器件的CAGR為5%。
多方資料顯示，目前早期 MEMS 揚(yáng)聲器產(chǎn)品已經(jīng)開始放量，例如內(nèi)置MEMS揚(yáng)聲器企業(yè)USound MEMS揚(yáng)聲器的智能眼鏡 2021 年在美國(guó)收入達(dá)到百萬級(jí)美金。
越來越多的行業(yè)巨頭注意到MEMS揚(yáng)聲器這條處于市場(chǎng)爆發(fā)前夕的MEMS賽道，今年6月份，我國(guó)MEMS微型揚(yáng)聲器初創(chuàng)企業(yè)——地球山（蘇州）微電子科技有限公司（下文簡(jiǎn)稱：地球山），獲得新一輪戰(zhàn)略融資，由知名資本中金公司及中金資本投資。
地球山是全球領(lǐng)先的MEMS揚(yáng)聲器企業(yè)，地球山的創(chuàng)新技術(shù)平臺(tái)正在顛覆傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的發(fā)聲方式，并將引發(fā)一場(chǎng)產(chǎn)業(yè)革命，預(yù)計(jì)將帶動(dòng)超過1000億美元的全球市場(chǎng)。
地球山的數(shù)字MEMS揚(yáng)聲器芯片采用MEMS+數(shù)字音頻算法技術(shù)，將聲波像素化，通過半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)在發(fā)聲端的數(shù)字化。相比傳統(tǒng)的動(dòng)圈紙盆技術(shù)，地球山的技術(shù)突破了傳統(tǒng)發(fā)聲原理，將音頻質(zhì)量提高到了一個(gè)全新的水平。地球山團(tuán)隊(duì)自2018年起，開始與以色列Audio Pixels合作，并不斷的提高自身的研發(fā)創(chuàng)新能力，地球山在MEMS結(jié)構(gòu)、制造工藝、信號(hào)處理、音頻算法和封裝等領(lǐng)域都擁有創(chuàng)新突破。
2022 年 4 月 28 日，全球MEMS龍頭企業(yè)博世（Bosch），收購了總部位于德國(guó)的MEMS 微型揚(yáng)聲器專家 Arioso Systems，從而向業(yè)界宣布大舉入局MEMS揚(yáng)聲器領(lǐng)域，這為博世 MEMS 產(chǎn)品組合帶來擴(kuò)充，同時(shí)也吹響全球MEMS揚(yáng)聲器市場(chǎng)增長(zhǎng)的號(hào)角。
Bosch Sensortec認(rèn)為，MEMS揚(yáng)聲器未來或許成為博世在MEMS領(lǐng)域的又一發(fā)力點(diǎn)：
“聲學(xué)對(duì)我們而言是個(gè)新的領(lǐng)域”——Bosch去年收購了MEMS揚(yáng)聲器廠商Arioso Systems，這對(duì)Bosch而言，應(yīng)該是非常重要的一步——“我們通過收購獲得了很棒的技術(shù)，產(chǎn)品現(xiàn)在還沒有上市”，Sebastien在采訪中反復(fù)提到了MEMS揚(yáng)聲器產(chǎn)品，言及Arioso的技術(shù)很獨(dú)特，在傳感器尺寸、功耗方面很出色，未來大概可以期待一下。
▲博世MEMS傳感解決方案產(chǎn)品組合（來源：博世）
什么是MEMS揚(yáng)聲器技術(shù)？與其他技術(shù)對(duì)比有什么優(yōu)劣？以 TWS 和入耳式設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)
揚(yáng)聲器的種類很多，在個(gè)人音頻及智能穿戴市場(chǎng)，主流應(yīng)用包括了動(dòng)圈單元（動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)器）和動(dòng)鐵單元（平衡電樞驅(qū)動(dòng)器）兩種。目前的主流方案是動(dòng)圈保留，動(dòng)鐵被MEMS揚(yáng)聲器替代。
MEMS揚(yáng)聲器是一種新興的揚(yáng)聲器技術(shù)，是將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?hào)的微型換能器，其核心組件（例如執(zhí)行器/驅(qū)動(dòng)器、振膜、熱聲膜等）利用MEMS技術(shù)在半導(dǎo)體材料上制造而成。MEMS揚(yáng)聲器工作原理主要有四種：壓電式、電動(dòng)式、靜電式、熱聲式。
當(dāng)前，壓電式MEMS 揚(yáng)聲器占據(jù)主流，以USound、xMEMS為代表的壓電式MEMS揚(yáng)聲器創(chuàng)業(yè)公司不斷打磨技術(shù)能力并完善產(chǎn)業(yè)鏈，多款MEMS揚(yáng)聲器新產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生并逐步滲透至可穿戴及便攜式設(shè)備，以取代平衡電樞式揚(yáng)聲器等傳統(tǒng)揚(yáng)聲器。
壓電式 MEMS 揚(yáng)聲器的工作原理是使用壓電薄膜作為有源元件，當(dāng)施加電壓時(shí)會(huì)發(fā)生變形，這種機(jī)械偏轉(zhuǎn)使周圍的空氣發(fā)生位移并產(chǎn)生聲波。
▲MEMS揚(yáng)聲器工作原理示意圖（來源：麥姆斯咨詢）
與平衡電樞揚(yáng)聲器相比，MEMS 揚(yáng)聲器可以提供顯著的尺寸優(yōu)勢(shì)。
該技術(shù)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它與硅工藝的兼容性，這意味著它可以以低成本大規(guī)模和極小尺寸生產(chǎn)。例如，USound 揚(yáng)聲器中的 MEMS 電機(jī)厚度不到 0.5 毫米，比其電動(dòng)同類產(chǎn)品小一個(gè)數(shù)量級(jí)。
此外，MEMS揚(yáng)聲器可以定向發(fā)聲，增加智能手機(jī)免提的效果和通話私密性。目前MEMS揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)距離1-1.5m，理想是驅(qū)動(dòng)距離5-8m的距離，如果MEMS揚(yáng)聲器能做到5-8m的聲音傳輸距離，那么在電視機(jī)市場(chǎng)、智能家居市場(chǎng)的應(yīng)用會(huì)迅速升溫。
除了尺寸之外，MEMS 揚(yáng)聲器還具有極低的功率（由于其高固有阻抗的結(jié)果）以及出色的音頻質(zhì)量。MEMS 揚(yáng)聲器也可以構(gòu)建在與放大器相同的 PCB 基板上，從而節(jié)省電路板空間，有利于系統(tǒng)集成商添加更多傳感器以實(shí)現(xiàn)更多功能，或者采用更大容量的電池以提升系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。
▲使用三種不同揚(yáng)聲器在 94 dB SPL 時(shí)測(cè)得的電流消耗：USound MEMS 揚(yáng)聲器、Knowles 26824 平衡電樞揚(yáng)聲器和 Samsung HS330 動(dòng)圈揚(yáng)聲器（來源：USound）
因?yàn)镸EMS揚(yáng)聲器使用硅工藝進(jìn)行全自動(dòng)化生產(chǎn)線制造，而平衡電樞式揚(yáng)聲器需要手工組裝，因此，隨著技術(shù)進(jìn)步和大規(guī)模量產(chǎn)，MEMS揚(yáng)聲器還具有低成本、低功耗、高可靠性、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。
目前，幾乎所有MEMS揚(yáng)聲器初創(chuàng)企業(yè)的切入點(diǎn)都是 TWS 和入耳式監(jiān)聽器以及有線/無線耳戴式設(shè)備。 市場(chǎng)上，TWS 、耳戴式設(shè)備等MEMS揚(yáng)聲器產(chǎn)品已經(jīng)存在。在未來幾年，預(yù)計(jì)產(chǎn)量將迅速提升。
除 TWS 和入耳式設(shè)備外，智能手機(jī)、汽車電子等將成為MEMS揚(yáng)聲器的下一個(gè)廣闊應(yīng)用市場(chǎng)。
結(jié)語：這次能重現(xiàn)前輩的成功嗎？
自從誕生以來，MEMS技術(shù)總被認(rèn)為是可以創(chuàng)造奇跡的技術(shù)，并成功顛覆了許多應(yīng)用領(lǐng)域。
最初MEMS麥克風(fēng)被集成到第一款摩托羅拉RAZR手機(jī)中，之后，隨著智能手機(jī)興起，傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)被MEMS麥克風(fēng)替代，退出歷史舞臺(tái)。中國(guó)MEMS企業(yè)，歌爾股份、瑞聲股份、敏芯股份等抓住了這股浪潮迅速成長(zhǎng)。
同樣，因?yàn)橹悄苁謾C(jī)創(chuàng)新的交互需要，MEMS陀螺儀和加速度計(jì)開始變的流行，應(yīng)美盛果斷從向任天堂等掌上游戲機(jī)廠商提供MEMS傳感器，轉(zhuǎn)而推出面向手機(jī)的MEMS慣性傳感器，從而應(yīng)美盛的MEMS業(yè)務(wù)獲得了飛速成長(zhǎng)。
揚(yáng)聲器是目前智能設(shè)備里，極少數(shù)未被MEMS替代的器件，這個(gè)已有數(shù)十年歷史的行業(yè)將在未來幾年被MEMS所顛覆。
未來，或許我們就能在身邊的TWS、手機(jī)、電腦等各種設(shè)備中看到MEMS揚(yáng)聲器的身影，就如同今天無處不在的MEMS麥克風(fēng)一樣。
MEMS揚(yáng)聲器能重現(xiàn)前輩的成功嗎？
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