電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）隨著主動降噪、空間音頻、360度環(huán)繞立體聲的普及，以及芯片成本的不斷下探，徹底的引爆了TWS耳機市場，市場滲透率得到了顯著的提升，并且各大消費類巨頭也紛紛入局TWS耳機市場，不斷迭代更新，寄希望于能夠在TWS爆發(fā)的浪潮中分一杯羹。

科技的進步，TWS耳機也不再趨于平庸，各種語音助手、空間降噪功能的加入，導(dǎo)致電子元件使用數(shù)量激增，設(shè)備能耗也隨之提高，加之耳機內(nèi)部狹小的空間也限制了TWS耳機多功能化的發(fā)展。因此，終端廠商為確保更持久的續(xù)航能力和耳機多功能化的發(fā)展，向上游核心零部件廠商提出了更高的硬件需求。

在TWS耳機內(nèi)，揚聲器與電池占據(jù)了絕大部分的空間，隨著功能的增多，TWS耳機內(nèi)部空間進一步收緊，因此，在保證續(xù)航的前提下，對揚聲器的尺寸與功耗進行優(yōu)化成為了最優(yōu)解。為滿足TWS耳機市場的發(fā)展需求，不少廠商也陸續(xù)發(fā)布了更小尺寸、低功耗，以及可拓展性強的MEMS揚聲器，以取代傳統(tǒng)的線圈揚聲器，來滿足市場的應(yīng)用需求。

可應(yīng)用于耳機、智能眼鏡的MEMS揚聲器

近日，xMEMS實驗室推出了一款極具拓展性的單芯片MEMS壓電驅(qū)動高音揚聲器Tomales。xMEMS的MEMS揚聲器技術(shù)主要是基于壓電MEMS材料的逆壓電效應(yīng)實現(xiàn)的，其工作原理是通過向壓電MEMS施加電壓，當(dāng)壓電MEMS接收到電信號時，硅膜會將傳輸過來的電能轉(zhuǎn)化為機械能，做膨脹、收縮運動并產(chǎn)生聲波。xMEMS的壓電MEMS與傳統(tǒng)的揚聲器相比，xMEMS硅膜的機械運動幅度更大，能夠產(chǎn)生更洪亮的音頻效果。

Tomales是一款可實現(xiàn)多應(yīng)用場景的單片MEMS高音揚聲器，據(jù)xMEMS表示，Tomales采用的是單芯片的架構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于將驅(qū)動與振膜集成在了同一硅片上，高度集成化有助于提高各器件響應(yīng)頻率的一致性，改善非穩(wěn)態(tài)噪聲的ANC帶寬，并減少了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中匹配與校準(zhǔn)的時間。該架構(gòu)的使用去除了傳統(tǒng)揚聲器彈簧和懸架恢復(fù)的過程，不僅極大程度還原了原音頻的音質(zhì)，還提升了用戶的使用體驗。

同時，這款MEMS揚聲器還采用IP58防塵/防水的設(shè)計，以及6.05 x 8.4 x 1.15mm LGA封裝，進一步降低了揚聲器布局的難度和設(shè)備與揚聲器的空間占比，極小的產(chǎn)品體積非常適用于耳機、智能眼鏡、AR/VR等內(nèi)部空間狹小且具有指定音頻朝向的設(shè)備中應(yīng)用。

在產(chǎn)品性能方面，據(jù)xMEMS表示，Tomales采用了自家獨有的第二代 M2 揚聲器單元架構(gòu)，并對該架構(gòu)進行了優(yōu)化，實現(xiàn)小揚聲器大聲壓的效果，在距離Tomales 3厘米處進行分貝測試實驗中，當(dāng)工作頻率為2kHz時，分貝測試結(jié)果為75dB。當(dāng)工作頻率為4kHz時，分貝測試結(jié)果為90dB。當(dāng)工作頻率為10kHz時，分貝測試結(jié)果為108dB。不同工作頻率產(chǎn)生的聲場效果，均能滿足一般產(chǎn)品應(yīng)用的需求。目前該新品還處于樣品階段，預(yù)計將會于2022年實現(xiàn)量產(chǎn)，不過該公司的Montara MEMS揚聲器已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)，并已率先用于泫音旗艦TR-X TWS入耳式耳機。

納米靜電驅(qū)動MEMS揚聲器

據(jù)外媒報道，弗勞恩霍夫光學(xué)微系統(tǒng)研究院，于今年10月成功研發(fā)了一種采用納米靜電驅(qū)動技術(shù)的MEMS微型揚聲器，據(jù)介紹該揚聲器有100%的硅材料制成，就連揚聲器的發(fā)聲振膜也由硅晶圓薄片制成的彎曲帶取代，僅從使用的原材料就可以看出這款MEMS微型揚聲器極具成本優(yōu)勢。

該揚聲器主要是通過納米靜電驅(qū)動技術(shù)在硅芯片內(nèi)發(fā)聲的，利用芯片在蝕刻時會產(chǎn)生極小的電極間隙，通過這一電極隙間產(chǎn)生的高靜電力來驅(qū)動彎曲帶在腔室內(nèi)產(chǎn)生彎曲運動。當(dāng)腔室內(nèi)的彎曲帶在做彎曲運動時，產(chǎn)生的振動會將空氣從腔室內(nèi)頂出，并產(chǎn)出聲響。該揚聲器能夠在僅有10mm²的有效芯片面積上發(fā)出高達120dB的聲壓（置換空氣量約為0.5 mm³即可）。

同時，該揚聲器的彎曲帶還可以根據(jù)不同應(yīng)用的頻率范圍，進行布局與優(yōu)化。若想增加揚聲器的聲壓等級，還可在晶圓生產(chǎn)階段通過增加晶圓的厚度實現(xiàn)。

據(jù)介紹，這款MEMS微型揚聲器能夠?qū)崿F(xiàn)20Hz至20kHz的大音頻范圍覆蓋，具有體積小、重量輕、功耗低和拓展性強等特點，可滿足TWS耳機、助聽器等小型化產(chǎn)品的應(yīng)用。

結(jié)語

隨著TWS、AR/VR、智能眼鏡等可穿戴設(shè)備功能的增加，更小體積、功耗和更大頻率范圍的MEMS揚聲器成為了最具優(yōu)勢的解決方案。100%硅材料MEMS揚聲器的研發(fā)成功，有利于終端廠商控制產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。