El diseño monolítico trae un altavoz MEMS totalmente de silicona

Los micrófonos de condensador electret tradicionales han sido durante mucho tiempo los micrófonos más utilizados, pero los micrófonos de sistemas microelectromecánicos (MEMS) los están desplazando cada vez más. Los altavoces de bobina de voz han sido durante mucho tiempo los altavoces más utilizados, pero ¿los altavoces MEMS los desplazarán alguna vez? La startup xMEMS, Inc., con sede en Santa Clara, tiene como objetivo cambiar el juego y eclipsar los altavoces MEMS híbridos y de bobina móvil mediante la implementación de todo el altavoz MEMS (actuador y membrana) en silicio.

¿Probado y verdadero?

Fundado en octubre de 2017, xMEMS está saliendo del modo sigiloso con la presentación de lo que afirma es el primer altavoz MEMS verdadero monolítico, que ofrece alta fidelidad, sonido de ancho de banda completo y baja distorsión armónica para dispositivos de audio personales inteligentes como true. audífonos, monitores internos y audífonos estéreo inalámbricos (TWS). Apodado Montara, el altavoz MEMS se ha probado para clientes selectos desde abril. Las muestras de ingeniería ahora se entregan a más OEM y fabricantes, se espera que los pedidos de riesgo comiencen a fines de este año y la producción en masa está prevista para abril de 2021.

Mike Housholder de xMEMS

Si Montara es el primer hablante de MEMS “verdadero”, ¿significa eso que hay hablantes de MEMS “falsos”? La respuesta es no, pero xMEMS no se mete con la elección de palabras. Reemplazar solo un componente de un altavoz con MEMS no es suficiente para convertirlo en un altavoz MEMS. Montara es “el primer altavoz monolítico, de matriz única y totalmente de silicio, por lo que surge de la fab como un altavoz completamente funcional”, dijo Mike Housholder, vicepresidente de marketing y desarrollo comercial de xMEMS, a EE Times . "No hay un proceso adicional y un paso de ensamblaje que no sea el empaquetado de semiconductores tradicional".

Montara tiene una arquitectura basada en células y cada cuadrado es un altavoz individual. "Tiene un actuador MEMS piezoeléctrico y, en la parte superior, hay una membrana de altavoz grabada en silicio". La membrana de silicio es empujada hacia arriba y hacia abajo por el actuador piezoeléctrico MEMS, generando presión de aire, que mueve la membrana y crea sonido. "Básicamente, hemos creado una matriz de seis celdas para esta primera implementación de Montara, y esas seis celdas se mueven en concierto para generar la señal de sonido".

¿Por qué MEMS?

La tecnología de bobina móvil existe desde hace un siglo y parece estar funcionando bien, dijo Housholder. Los altavoces de bobina móvil de componentes múltiples, sin embargo, requieren líneas de montaje de fábrica de alta variabilidad y que requieren mucha mano de obra. Debido a que los parlantes de bobina móvil son semiautomáticos, “verá en cualquier fábrica de parlantes cientos o miles de trabajadores envolviendo manualmente los parlantes de bobina móvil alrededor de imanes, montando membranas de plástico o papel. Y cada vez que hay humanos involucrados, hay variabilidad ". Al fabricar auriculares, continuó, "los trabajadores tienen que pasar por un proceso de calibración y emparejamiento de los altavoces para asegurarse de que el sonido del altavoz izquierdo y del derecho sea aproximadamente el mismo". Este paso de calibración inevitablemente requiere tiempo y dinero.

Lo que xMEMS pretende traer a la mesa es un altavoz de ancho de banda completo con "los beneficios de un proceso completo de semiconductores:uniformidad, repetibilidad y consistencia", dijo Housholder. "Tenemos una banda de protección muy ajustada, donde cada altavoz funciona de manera muy similar al otro, por lo que podemos eliminar un paso de calibración y prueba en la línea de ensamblaje de auriculares".

Además, los materiales piezoeléctricos son resistentes al polvo y al agua, "por lo que es muy fácil hacer un altavoz resistente al agua y al polvo, sin ningún revestimiento especial ni ninguna malla impermeable". Básicamente, el chip que sale de la fábrica es IP-57.

Orador de Montara de xMEMS

Hoy en día, todos los altavoces del mercado tienen una frecuencia de resonancia dentro del rango de frecuencia audible, pero esa resonancia crea un perfil de sonido poco natural que debe manejarse durante la fabricación y el diseño del altavoz y el auricular, explicó Housholder. Con los altavoces de bobina de voz, "tienes que amortiguar la resonancia o diseñar algún tipo de filtrado". La frecuencia de resonancia de Montara está "al norte del rango de frecuencia audible (20 khz), por lo que no hay amortiguación, filtrado o acomodación especial que deba realizarse para nuestro altavoz".

Y aunque la mayoría de los altavoces están pegados a la carcasa del auricular o colocados en algún subconjunto, Housholder dijo que Montara se puede pegar, unir a un subconjunto o soldar en una placa de circuito impreso, como cualquier otro componente semiconductor.

La calidad del sonido es lo primero

El consumo de medios se ha convertido en una rutina en cualquier lugar y en cualquier momento, y los consumidores demandan cada vez más una calidad de audio mejorada. Según la firma de investigación de mercado Canalys, los envíos mundiales de dispositivos inteligentes superarán los 3 mil millones en 2023, siendo la categoría de audio personal inteligente la que crecerá más rápido. En 2020, se espera que los dispositivos de audio personales inteligentes crezcan un 32,1% interanual, a 490 millones de unidades.

xMEMS se posicionará en el mercado de rápido crecimiento de altavoces de audio de campo cercano, y sus dos primeros segmentos de productos serán TWS y monitores internos. “Tenemos que producir un sonido igual o mejor a la bobina móvil para ser realmente considerados para los nuevos diseños”, dijo Housholder. "Lo que es único acerca de los parlantes MEMS piezoeléctricos es donde sus parlantes de bobina de voz tradicionales bajan y bajan a frecuencias más altas". Con MEMS piezoeléctricos, "gana más SPL". También permite a los fabricantes de equipos originales dar forma al perfil de sonido, porque "no introduce artefactos en el sonido si lo filtra para dar forma a un sonido brillante o cálido".

La startup californiana también describió la capacidad de reemplazar de dos a cuatro armaduras equilibradas con una sola Montara. Y “debido a que nuestro altavoz es monolítico, todo en silicio, tenemos un tiempo de respuesta mecánico rápido. Donde eso pagará los mayores dividendos es en la cancelación activa de ruido ”.

Aunque no ha publicado el precio, Housholder dijo que la compañía ha evaluado a Montara con soluciones de gama alta listas para usar. "Seremos competitivos con los altavoces de armadura equilibrada de la actualidad, y creemos que estamos aportando nuevos beneficios por el mismo precio".

En la hoja de ruta

Se podrían desarrollar diferentes configuraciones de Montara para abordar un punto de precio más bajo, dijo Housholder. "Estamos buscando una configuración de celda de dos por dos con cuatro celdas de altavoz para alcanzar un precio más bajo y colocarnos en el rango medio del mercado". Como los auriculares tienen una copa más grande que va sobre la oreja, xMEMS dijo que también está buscando aumentar la cantidad de células para generar un sonido más grande.

La hoja de ruta de la startup va más allá de los sonidos audibles, ya que "existe un gran mercado para audio de campo no cercano, para espacios abiertos, altavoces de audio de espacio libre", dijo Housholder. Los parlantes tocan teléfonos inteligentes, parlantes inteligentes, barras de sonido de entretenimiento en el hogar, televisores y automóviles, donde ve una oportunidad para quitarle un peso significativo a los parlantes. "Estamos buscando diferentes arquitecturas para acercarnos a la variedad del mercado de altavoces".

En julio, xMEMS recaudó un poco más de $ 11 millones. Tiene una sucursal en ZhuBei, Taiwán, y emplea a 26 personas.

>> Este artículo se publicó originalmente el nuestro sitio hermano, EE Times.