電子發(fā)燒友網報道（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，導致電子元件使用數量激增，設備能耗也隨之提高，加之耳機內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，揚聲器與電池占據了絕大部分的空間，隨著功能的增多，TWS耳機內部空間進一步收緊，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，來滿足市場的應用需求。

可應用于耳機、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壓電驅動高音揚聲器Tomales。xMEMS的MEMS揚聲器技術主要是基于壓電MEMS材料的逆壓電效應實現的，其工作原理是通過向壓電MEMS施加電壓，當壓電MEMS接收到電信號時，硅膜會將傳輸過來的電能轉化為機械能，做膨脹、收縮運動并產生聲波。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，能夠產生更洪亮的音頻效果。

Tomales是一款可實現多應用場景的單片MEMS高音揚聲器，據xMEMS表示，Tomales采用的是單芯片的架構，該結構的優(yōu)勢在于將驅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頻率的一致性，改善非穩(wěn)態(tài)噪聲的ANC帶寬，并減少了產品生產過程中匹配與校準的時間。該架構的使用去除了傳統(tǒng)揚聲器彈簧和懸架恢復的過程，不僅極大程度還原了原音頻的音質，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備與揚聲器的空間占比，極小的產品體積非常適用于耳機、智能眼鏡、AR/VR等內部空間狹小且具有指定音頻朝向的設備中應用。

在產品性能方面，據xMEMS表示，Tomales采用了自家獨有的第二代 M2 揚聲器單元架構，并對該架構進行了優(yōu)化，實現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，當工作頻率為2kHz時，分貝測試結果為75dB。當工作頻率為4kHz時，分貝測試結果為90dB。當工作頻率為10kHz時，分貝測試結果為108dB。不同工作頻率產生的聲場效果，均能滿足一般產品應用的需求。目前該新品還處于樣品階段，預計將會于2022年實現量產，不過該公司的Montara MEMS揚聲器已經實現量產，并已率先用于泫音旗艦TR-X TWS入耳式耳機。

納米靜電驅動MEMS揚聲器

據外媒報道，弗勞恩霍夫光學微系統(tǒng)研究院，于今年10月成功研發(fā)了一種采用納米靜電驅動技術的MEMS微型揚聲器，據介紹該揚聲器有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動技術在硅芯片內發(fā)聲的，利用芯片在蝕刻時會產生極小的電極間隙，通過這一電極隙間產生的高靜電力來驅動彎曲帶在腔室內產生彎曲運動。當腔室內的彎曲帶在做彎曲運動時，產生的振動會將空氣從腔室內頂出，并產出聲響。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不同應用的頻率范圍，進行布局與優(yōu)化。若想增加揚聲器的聲壓等級，還可在晶圓生產階段通過增加晶圓的厚度實現。

據介紹，這款MEMS微型揚聲器能夠實現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、助聽器等小型化產品的應用。

結語

隨著TWS、AR/VR、智能眼鏡等可穿戴設備功能的增加，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品的成本，提高產品的市場競爭力。