據(jù)麥姆斯咨詢報道，近年來壓電MEMS技術(shù)的發(fā)展取得了巨大進步，例如總部位于美國馬薩諸塞州波士頓的Vesper Technologies（以下簡稱Vesper）的壓電MEMS麥克風、Chirp Microsystems公司用于測距的PMUT（壓電式MEMS超聲波換能器）傳感器、總部位于奧地利格拉茨的USound公司將壓電薄膜用于音頻揚聲器等。這些企業(yè)都是推動壓電MEMS技術(shù)快速發(fā)展的功臣。

eeNews Europe近日采訪了Vesper首席執(zhí)行官Matt Crowley，就壓電MEMS的前景以及Vesper進入相關(guān)市場的時機等問題進行了專訪。

Vesper首席執(zhí)行官Matt Crowley

Crowley首先聲明Vesper沒有宣布過進軍揚聲器市場的公告，從技術(shù)到產(chǎn)品都采用MEMS換能器的復雜性不應(yīng)低估。他還補充道，作為一家小公司，Vesper應(yīng)該繼續(xù)專注于將壓電MEMS麥克風推向市場。

Vesper壓電MEMS麥克風

“我們是壓電MEMS的堅定擁護者。我們是最早使用該技術(shù)的公司之一，現(xiàn)在我們已進入量產(chǎn)階段。”Crowley說，“這就像建造一座摩天大樓，似乎花了很多時間在夯實地基上，但是一旦地基完成，摩天大樓就會很快竣工。”Crowley接著說道：“我們制定了改進壓電材料的路線圖。盡管可以使用替代材料，但我們?nèi)允褂玫X（AlN）。壓電傳感器完全能夠遵循比例規(guī)律。

如果將薄膜厚度減半，就可以將薄膜面積和芯片尺寸縮小一半。雖然目前我們正在使用物理氣相沉積（physical vapor deposition，PVD）來濺射氮化鋁，但我們也仍繼續(xù)對減少薄膜厚度的工藝進入投資。將來也會采用其他的物理沉積技術(shù)。”Crowley說，原子層沉積（atomic layer desposition，ALD）工藝更昂貴，但優(yōu)點是便于控制，且薄膜厚度更薄，厚度通常是納米級而不是微米級。

“我們目前正在與Globalfoundries合作，但總的來說，MEMS代工廠更傾向于使用滯后的工藝技術(shù)，無論是在光刻還是沉積工藝。”Crowley說，“氮化鋁是一種很好的材料，可以通過摻雜來改變其特性。我們有點像材料不可知論者。但不得不承認新材料將有助于提高靈敏度。”Crowley補充說道：“作為一家創(chuàng)業(yè)公司，我們傾向于在從研究到研發(fā)的這個過程中更加努力。”壓電MEMS麥克風的靈敏度已經(jīng)領(lǐng)先了，難道還不夠好嗎？“

在智能手機市場，現(xiàn)有麥克風已經(jīng)滿足了大部分的需求。但是有些應(yīng)用對靈敏度要求會更高，用于主動降噪（automatic noise reduction，ANR）耳機的麥克風就是其中之一。高靈敏度允許我們就芯片尺寸與靈敏度做權(quán)衡。此外，一旦你開始制造性能更佳的麥克風，人們就會立馬開發(fā)出對應(yīng)的應(yīng)用程序。”

壓電式麥克風 vs. 電容式麥克風

Crowley列舉了高動態(tài)范圍麥克風的例子，它可以放置在距離工業(yè)機械中的噪聲源特別近的地方或諸如此類的地方。此時壓電在這些應(yīng)用變得非常有利，因為它能夠防塵。“壓電MEMS的另一有用屬性是，它是對傳統(tǒng)工藝相對簡單的補充，允許在同一基板上集成多種類型的傳感器”，Crowley說。他舉了一個例子，涉及溫度傳感器與音頻、超聲檢測、超聲波感應(yīng)探測的結(jié)合。

“超聲波技術(shù)是我們目前可以做的，但再次開發(fā)MEMS產(chǎn)品又是一項重大項目。”提到將多個傳感器集成到一塊基板，由此引出了麥克風陣列的話題，可作為提高MEMS傳感器的性能或改變其功能的手段。

“麥克風陣列正在慢慢發(fā)生變化。你本質(zhì)上得到了方向性和靈敏度的提高，但你所希望得到的麥克風陣列的音頻元素可能會減少，這是一種抗衡性驅(qū)動。”但Crowley補充說，如果客戶需要準備大尺寸芯片，號稱某邊為兩厘米，或是基于FR4的元器件，可能會聯(lián)想到獨立的陣列。在任何情況下，麥克風都需要合理的封裝厚度以防止衰減。Crowley說道，考慮到某些防御應(yīng)用的客戶一直在關(guān)心Vesper的MEMS麥克風陣列。

然而，Crowley說，未來會有更多通用麥克風陣列。目前，Vesper專注于零功耗監(jiān)聽麥克風，可用作基本的永久在線傳感器。“它的設(shè)計允許完全斷電，除了壓電MEMS麥克風和小型監(jiān)聽電路。任何噪音都會使麥克風膜產(chǎn)生振動，但可以設(shè)置閾值來喚醒MEMS ASIC的其余部分，然后再喚醒設(shè)備。”Crowley說，“這充分表明壓電MEMS麥克風陣列對智能音箱、智能遙控器、耳戴式設(shè)備更具誘惑。”這表明，雖然智能手機是MEMS麥克風最大的市場，但現(xiàn)在的增長率并不高。部分增長來自設(shè)備中的麥克風數(shù)量增加。不過，Crowley表示，MEMS麥克風的非智能手機市場正以每年50%的速度增長。這也是Vesper持續(xù)關(guān)注麥克風市場的另一主要原因。