麥克風(fēng)行業(yè)專題報(bào)告MEMS麥克風(fēng)聲學(xué)微型化趨勢

麥克風(fēng)行業(yè)專題報(bào)告-MEMS麥克風(fēng)聲學(xué)微型化趨勢1.MEMS麥克風(fēng)：各有千秋MEMS麥克風(fēng)已逐步取代駐極體麥克風(fēng)：

MEMS麥克風(fēng)是一種采用MEMS技術(shù)將聲學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào)的聲學(xué)傳感器，具有體積小、功耗低、一致性好、可靠性及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，MEMS麥克風(fēng)近年來在智能手機(jī)和平板電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，已逐步取代駐極體麥克風(fēng)。MEMS麥克風(fēng)分類：

MEMS麥克風(fēng)可分為模擬信號(hào)MEMS麥克風(fēng)、數(shù)字信號(hào)MEMS麥克風(fēng)，也可以分為電容式MEMS麥克風(fēng)以及壓電式MEMS麥克風(fēng)。在麥克風(fēng)封裝中，換能器信號(hào)先被送往前臵放大器，而這個(gè)放大器的首要功能是阻抗變換，接進(jìn)音頻信號(hào)鏈時(shí)將輸出阻抗降低到更合適的值。麥克風(fēng)的輸出電路也是在這個(gè)前臵放大電路中實(shí)現(xiàn)的。模擬信號(hào)MEMS麥克風(fēng)：

模擬MEMS麥克風(fēng)的輸出阻抗典型值為幾百歐姆。這個(gè)阻抗高于運(yùn)放通常具有的低輸出阻抗。麥克風(fēng)后面的低阻抗電路會(huì)衰減信號(hào)電平。例如，一些編解碼器在ADC之前有一個(gè)可編程的增益放大器(PGA)。在高增益設(shè)臵時(shí)，PGA的輸入阻抗可能只有幾千歐姆。數(shù)字信號(hào)MEMS麥克風(fēng)：

將模數(shù)轉(zhuǎn)換功能從編解碼器轉(zhuǎn)移進(jìn)了麥克風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)了從麥克風(fēng)到處理器的全數(shù)字音頻捕獲通道。數(shù)字MEMS麥克風(fēng)經(jīng)常在模擬音頻信號(hào)容易受到干擾的應(yīng)用中使用。這種拾取有害系統(tǒng)噪聲的改進(jìn)給設(shè)計(jì)中的麥克風(fēng)布局提供了很大的靈活性。在只需要模擬音頻接口來連接模擬麥克風(fēng)的系統(tǒng)中數(shù)字麥克風(fēng)也很有用。在只需要音頻捕獲但不需要回放的系統(tǒng)中，像監(jiān)控?cái)z像機(jī)中，使用數(shù)字輸出麥克風(fēng)后就不需要單獨(dú)的編解碼器或音頻轉(zhuǎn)換器了，麥克風(fēng)可以直接連接數(shù)字處理器。好的數(shù)字設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)仍必須應(yīng)用于數(shù)字麥克風(fēng)的時(shí)鐘和數(shù)字信號(hào)。20Ω至100Ω的小值源端接電阻很有用，它能確保至少數(shù)英寸長的走線上有良好的數(shù)字信號(hào)完整性。當(dāng)使用更短的走線長度，或者以較低速率運(yùn)行數(shù)字麥克風(fēng)時(shí)鐘時(shí)，麥克風(fēng)引腳可以直接連接到編解碼器或DSP，不需要任何無源元件。電容式MEMS麥克風(fēng)：

現(xiàn)在市場上大部分MEMS麥克風(fēng)都使用電容技術(shù)來探測聲音。電容式MEMS麥克風(fēng)的工作原理是測量柔性膜片和固定背板之間的電容。聲波帶來的氣壓變化會(huì)導(dǎo)致膜片發(fā)生位移。空氣可穿過背板上的小孔，因此背板的位臵不會(huì)發(fā)生改變。在膜片移動(dòng)的過程中，膜片與固定背板之間距離會(huì)發(fā)生改變，最終導(dǎo)致兩者之間電容值的改變，這種電信號(hào)的變化可以被記錄和分析。壓電式MEMS麥克風(fēng)：

全球首款壓電MEMS麥克風(fēng)VM1000由Vesper公司推出。作為業(yè)界首款壓電MEMS麥克風(fēng)，VM1000是消費(fèi)類產(chǎn)品中最堅(jiān)固、最可靠的MEMS麥克風(fēng)。它具有防水，防塵，防顆粒和防震功能，因此您可以將其浸入水中，將其浸入灰塵中，將其暴露在顆粒物中或?qū)⑵涞袈湓诘孛嫔希⑶铱梢哉９ぷ鳌?.產(chǎn)業(yè)鏈：海外領(lǐng)先，國內(nèi)已有突破MEMS產(chǎn)業(yè)鏈一般由芯片設(shè)計(jì)企業(yè)、晶圓制造廠商、封裝測試廠商和終端應(yīng)用企業(yè)構(gòu)成。芯片設(shè)計(jì)企業(yè)專注于MEMS芯片及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)后交由第三方晶圓廠生產(chǎn)制造出MEMS芯片，經(jīng)過封裝測試后實(shí)現(xiàn)向消費(fèi)電子、汽車、醫(yī)療和工控等應(yīng)用領(lǐng)域客戶的出貨。在經(jīng)營模式上，根據(jù)是否具備自主晶圓制造能力及封裝測試產(chǎn)線，分為IDM模式和Fabless模式。IDM模式是指半導(dǎo)體企業(yè)能夠獨(dú)立完成芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測試等全部業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。該模式要求企業(yè)具備完整的產(chǎn)業(yè)鏈能力、較高的資本投入，同時(shí)擁有自主研發(fā)能力和自行生產(chǎn)能力。Fabless模式是指半導(dǎo)體企業(yè)只從事芯片設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，將晶圓制造、封裝測試等環(huán)節(jié)分別委托給專業(yè)的晶圓廠商和封測廠商完成。相較于IDM模式，F(xiàn)abless模式專注于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，該模式能夠使企業(yè)集中資源專注于設(shè)計(jì)和研發(fā)。一般來說，公司產(chǎn)品的生產(chǎn)流程主要包括研發(fā)設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝和測試四個(gè)環(huán)節(jié)。MEMS麥克風(fēng)元件中包含集成芯片，此類芯片市場主要為國際公司所壟斷，如英飛凌、樓氏等。目前中國麥克風(fēng)廠商大多從海外進(jìn)口芯片，然后完成麥克風(fēng)的組裝、測試等環(huán)節(jié)，僅有少數(shù)企業(yè)具備設(shè)計(jì)MEMS麥克風(fēng)芯片的能力。在MEMS麥克風(fēng)中，決定產(chǎn)品性能的關(guān)鍵核心芯片為MEMS麥克風(fēng)芯片。該芯片目前擁有兩種主流架構(gòu)模式，分別來自兩大海外知名企業(yè)——英飛凌和樓氏電子。英飛凌結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)為：正進(jìn)音封裝時(shí)，產(chǎn)品在低頻平整，適應(yīng)ANC等降噪需求。背進(jìn)音封裝時(shí)，對(duì)異物不太敏感，但尺寸略大，成本偏高。樓氏架構(gòu)的主要特點(diǎn)為：背進(jìn)音封裝時(shí)，產(chǎn)品高信噪比，尺寸小，成本低，但對(duì)客戶使用過程中異物較敏感。正進(jìn)音封裝時(shí)：產(chǎn)品成本低，低頻衰減較大，只能用于通話和被動(dòng)降風(fēng)噪場合。采用三層堆疊封裝時(shí)，產(chǎn)品尺寸小，高信噪比，但封裝成本高。供給側(cè)：

目前全球硅麥克風(fēng)芯片的供應(yīng)商包括兩大類，即MEMS芯片供應(yīng)商和MEMS產(chǎn)品供應(yīng)商。前者以英飛凌等半導(dǎo)體企業(yè)代表，后者以歌爾股份等聲學(xué)模組企業(yè)為代表?？傮w來看，市場格局