Mikrofon kondensor electret tradisional telah lama tetap menjadi mikrofon yang paling banyak digunakan, tetapi mikrofon sistem mikro-elektromekanis ( MEMS) semakin menggantikannya. Speaker voice-coil telah lama menjadi speaker yang paling banyak digunakan, tetapi akankah speaker MEMS menggantikannya? Startup xMEMS, Inc. yang berbasis di Santa Clara, bertujuan untuk mengubah game dan Eclipse voice-coil dan speaker hybrid-MEMS dengan menerapkan seluruh speaker MEMS — aktuator dan membran — dalam silikon.
Sudah dicoba dan benar?
Didirikan pada Oktober 2017, xMEMS muncul dari mode siluman dengan memperkenalkan apa yang diklaimnya sebagai speaker MEMS sejati monolitik pertama, menghadirkan fidelitas tinggi, suara bandwidth penuh, dan distorsi harmonik rendah untuk perangkat audio pribadi yang cerdas seperti true earbud stereo nirkabel (TWS), monitor in-ear, dan headphone. Dijuluki Montara, speaker MEMS telah dijadikan sampel untuk memilih pelanggan sejak April. Sampel teknik kini dirilis ke lebih banyak OEM dan produsen, pesanan berisiko diperkirakan akan dimulai pada akhir tahun ini, dan produksi massal direncanakan pada April 2021.
Mike Householder xMEMS
Jika Montara adalah speaker MEMS "benar" pertama, apakah itu berarti ada speaker MEMS "palsu"? Jawabannya tidak, tetapi xMEMS tidak main-main dengan pilihan kata. Mengganti hanya satu komponen speaker dengan MEMS tidak cukup untuk membuatnya menjadi speaker MEMS. Montara adalah “speaker monolitik, single-die, all-silicon pertama, sehingga keluar dari luar biasa sebagai speaker yang berfungsi penuh,” Mike Housholder, VP pemasaran dan pengembangan bisnis di xMEMS, mengatakan kepada EE Times . “Tidak ada proses dan langkah perakitan tambahan selain pengemasan semikonduktor tradisional.”
Montara memiliki arsitektur berbasis sel, dan setiap kotak adalah pembicara individu. “Ini memiliki aktuator MEMS piezoelektrik dan, di atasnya, ada membran speaker yang terbuat dari silikon.” Membran silikon didorong ke atas dan ke bawah oleh aktuator MEMS piezoelektrik, menghasilkan tekanan udara, yang menggerakkan membran dan menciptakan suara. “Pada dasarnya kami telah membuat susunan enam sel untuk implementasi pertama Montara ini, dan enam sel tersebut bergerak bersama untuk menghasilkan sinyal suara.”
Mengapa MEMS?
Teknologi kumparan suara telah ada selama satu abad, dan tampaknya berfungsi dengan baik, kata Housholder. Namun, speaker kumparan suara multi-komponen memerlukan jalur perakitan pabrik yang padat karya dan variabilitas tinggi. Karena speaker kumparan suara bersifat semi-otomatis, “Anda akan melihat di pabrik speaker mana pun ratusan atau ribuan pekerja secara manual membungkus speaker kumparan suara di sekitar magnet, memasang plastik atau membran kertas. Dan kapan pun manusia terlibat, Anda memiliki variabilitas.” Saat membuat earbud, lanjutnya, “pekerja harus melalui proses kalibrasi dan pencocokan speaker untuk memastikan suara speaker kiri dan speaker kanan kurang lebih sama.” Langkah kalibrasi ini pasti membutuhkan waktu dan uang.
Apa xMEMS bertujuan untuk membawa ke meja adalah speaker bandwidth penuh dengan "manfaat dari proses semikonduktor penuh:keseragaman, pengulangan dan konsistensi," kata Housholder. “Kami memiliki tali pengaman yang sangat ketat, di mana kinerja setiap speaker sangat mirip satu sama lain sehingga kami dapat menghilangkan langkah kalibrasi dan pengujian di jalur perakitan earbud.”
Selain itu, bahan piezoelektrik tahan debu dan air, “sehingga sangat mudah untuk membuat speaker tahan air dan tahan debu, tanpa lapisan khusus atau jaring kedap air.” Pada dasarnya, chip yang dihasilkan dari luar biasa adalah IP-57.
speaker Montara xMEMS
Saat ini, setiap speaker di pasar memiliki frekuensi resonansi dalam rentang frekuensi yang dapat didengar, tetapi resonansi tersebut menciptakan profil suara yang tidak wajar yang perlu ditangani selama pembuatan dan desain speaker dan earbud, Housholder menjelaskan. Dengan speaker kumparan suara, "Anda harus meredam resonansi atau merancang semacam penyaringan." Frekuensi resonansi Montara adalah “sebelah utara rentang frekuensi suara (20 khz), jadi tidak ada peredam, penyaringan, atau akomodasi khusus yang perlu dibuat untuk speaker kami”.
Dan meskipun sebagian besar speaker direkatkan ke rumah earbud atau dipasang pada beberapa sub-rakitan, Housholder mengatakan Montara dapat direkatkan, dipasang ke sub-rakitan, atau disolder pada papan sirkuit tercetak, seperti komponen semikonduktor lainnya.
Kualitas suara yang utama
Konsumsi media telah menjadi rutinitas di mana saja, kapan saja, dan konsumen semakin menuntut kualitas audio yang ditingkatkan. Menurut firma riset pasar Canalys, pengiriman perangkat pintar di seluruh dunia akan melebihi 3 miliar pada tahun 2023 dengan kategori audio pribadi pintar yang tumbuh paling cepat. Pada tahun 2020, perangkat audio pribadi yang cerdas diperkirakan akan tumbuh sebesar 32,1% tahun-ke-tahun, menjadi 490 juta unit.
xMEMS akan memposisikan dirinya di pasar speaker audio jarak dekat yang berkembang pesat, dan dua segmen produk pertamanya adalah TWS dan monitor in-ear. “Kami harus menghasilkan suara yang sama atau lebih baik untuk voice coil agar benar-benar dipertimbangkan untuk desain baru,” kata Housholder. “Yang unik dari speaker MEMS piezoelektrik adalah di mana speaker voice-coil tradisional Anda turun dan turun pada frekuensi yang lebih tinggi.” Dengan MEMS piezoelektrik, "Anda mendapatkan lebih banyak SPL." Ini juga memungkinkan OEM untuk membentuk profil suara, karena "tidak memasukkan artefak ke dalam suara jika Anda memfilternya untuk membentuk suara yang cerah atau suara yang hangat".
Startup California juga menguraikan kemampuan untuk mengganti dua hingga empat angker seimbang dengan satu Montara. Dan “karena speaker kami monolitik, semuanya berbahan silikon, kami memiliki waktu respons mekanis yang cepat. Di mana itu akan membayar dividen terbesar adalah dalam pembatalan bising aktif.”
Meskipun tidak merilis harganya, Housholder mengatakan perusahaan telah membandingkan Montara dengan solusi kelas atas yang siap pakai. “Kami akan bersaing dengan speaker balanced armature saat ini, dan kami merasa kami membawa manfaat baru ke meja dengan harga yang sama.”
Pada peta jalan
Konfigurasi Montara yang berbeda dapat dikembangkan untuk mengatasi titik harga yang lebih rendah, kata Housholder. “Kami melihat konfigurasi sel dua kali dua dengan empat sel speaker untuk menekan harga yang lebih rendah dan membawa kami ke pasar kelas menengah.” Karena headphone memiliki cup yang lebih besar yang menutupi telinga, xMEMS mengatakan bahwa mereka juga berupaya meningkatkan jumlah sel untuk menghasilkan suara yang lebih besar.
Peta jalan startup melampaui yang dapat didengar, karena “ada pasar besar untuk audio non-near-field, untuk ruang terbuka, pengeras suara audio ruang bebas,” kata Housholder. Loudspeaker menyentuh smartphone, speaker pintar, soundbar hiburan rumah, TV, dan otomotif, di mana ia melihat peluang untuk menghilangkan bobot yang signifikan dari pengeras suara. “Kami mencari arsitektur yang berbeda untuk mendekati variasi pasar pengeras suara di luar sana.”
Pada bulan Juli, xMEMS mengumpulkan sedikit lebih dari $11 juta. Ia memiliki kantor cabang di ZhuBei, Taiwan, dan mempekerjakan 26 orang.
>> Artikel ini awalnya diterbitkan pada situs saudara kami, EE Times.
speaker Montara xMEMS