MEMS麦克风红不让 未来三年跨足汽车市场

市场研究机构 ihs isuppli 的最新统计数据显示,受惠于手机、笔记型电脑、免持听筒耳麦、平板装置等产品的强劲需求,2012年微机电系统(mems)麦克风出货量增加了57%,估计2013年将进一步成长30%,出货量由 2013年的20.5亿颗增加至26.6亿颗。
ihs isuppli 预期,mems麦克风市场至少在接下来叁年还会呈现两位数字成长,到2016年出货量规模可达46.5亿颗。而mems麦克风市场营收也同步成长, 2012年成长率42%,达到5.82亿美元;估计该数字将在2016年达到10亿美元。
根据 ihs isuppli 资深分析师jeremie bouchaud说法,麦克风持续成为mems元件表现最亮眼的应用市场之一,除了进驻迅速成长的手机、笔记型电脑、耳麦与平板装置等终端产品,mems感测器也在游戏机、摄影机、电视与助听器等应用领域小有斩获;他预期mems麦克风将在今年进军机上盒产品,并在接下来叁年跨足汽车市场。
全球mems麦克风出货量预测
(来源:ihs isuppli)
手机是mems麦克风的最大宗应用,根据ihs isuppli统计,手机内的mems麦克风渗透率在 2012年达到69%;该数字在 2011年与2010年分别为52%与38%。此外,多麦克风现在也被越来越多智慧型手机所应用,以达到噪音抑制的效果;消除週遭环境的声音对智慧型手机的语音指令功能至关重要。
因此每支手机所搭载的麦克风数量也呈现成长趋势,ihs isuppli指出,在2010年与2011年,大多数中、高阶手机都配备两个麦克风,而随着苹果(apple)推出支援hd视讯录影功能的 iphone 5 以来,叁颗麦克风更是迅速成为标準配备。
平板装置则预期在2016年成为mems麦克风第二大应用产品;ihs isuppli表示,第一批问世的平板装置──包括苹果的第一代ipad──都是使用驻极体电容式麦克风(electret condenser microphones),mems麦克风是在第二批平板装置上才开始现身。
ihs isuppli认为,针对噪音抑制以及语音指令的新应用预期将进一步提升mems麦克风在平板装置市场的渗透率,未来甚至可能在平板装置上出现4颗麦克风的配置。mems麦克风在2012年也进驻超过五成的笔记型电脑;还有 iphone 4 、iphone 4s配备的耳麦也可见到mems麦克风的影子。
此外ihs isuppli也指出,苹果与叁星(samsung)都是 2012年mems麦克风的大买家,两家公司合计贡献54%的全球mems麦克风出货量;其他mems麦克风大买主包括乐金电子(lg electronics)与摩托罗拉(motorola)。
目前mems麦克风的最大供应商为美国业者楼氏电子(knowles electronics),该公司长期稳居龙头地位,但2012年市佔率由2011年的74%缩减至58%,显见开始面临竞争压力。ihs isuppli表示,楼氏为iphone 系列产品的mems麦克风第二供应来源,不过是ipad mini平板装置的主要mems麦克风供应商。
尽管发展历史并不平坦,但mems麦克风前景光明
mems麦克风得到迅速采用,但并未导致其价格同步下滑,打破了消费与移动市场中快速成长的应用通常伴以价格下跌的趋势。这凸显mems麦克风具有较高价值。
不同于加速计,mems麦克风价格一直保持坚挺,这主要是因为苹果与诺基亚手机等高端领域不是只看重价格。例如,苹果为了获得高性能mems麦克风,支付的价格是竞争对手的三到四倍,从而帮助稳定了整体mems麦克风的价格。
然而,mems麦克风发展过程充斥着失败的尝试,以及代价高昂的知识产权(ip)争夺战。knowles是主要mems麦克风厂商,拥有多项mems麦克风封装方面的专利,事实证明竞争对手很难跨过这些专利。在knowles与adi及memstech等厂商之间,发生了大量的ip交换。
在确定目标价格方面,一些厂商也遇到了困难。由于外界认为其产品价格太高,许多厂商只是小批量生产mems麦克风,无法实现突破,有些厂商则彻底倒闭了。
除了knowles以外,英飞凌是另一家mems麦克风主要生产商,预计去年供应商了30%的mems麦克风,高于2009年时的7%。在2009年放弃销售封装mems麦克风的念头之后,英飞凌集中精力向aac、goertek、bse和hosiden等驻极体电容式麦克风厂商销售mems裸片与专用集成电路。
英飞凌的这种策略不断取得成功,为苹果等买家提供了knowles以外的第二个mems麦克风货源。苹果曾经暗示扩大搜索其它供应商,以降低采购风险。
mems麦克风构架优势展现
1、内部结构
mems麦克风是由mems(微电机系统)微电容传感器、微集成转换电路(放大器)、声腔及rf抗噪电路组成。mems微电容极头部分包含接收声音的硅振膜和硅背极, 硅振膜可直接将接收到的音频信号经mems微电容传感器传输给微集成电路, 微集成电路可将高阻的音频电信号转换并放大成低阻的音频电信号, 同时经rf抗噪电路滤波, 输出与手机前置电路相匹配的电信号。 完成“声--电”转换。
mems麦克风内虽然包含多个部件,但相比ecm要减去很多,这为组装提供了便利。而且半导体部件持续降价的趋势也使得其成本有望快速下降,进而加快推广。mems的轻薄特点在手机中尤其明显,因为足够薄之后就可以贴在pcb的背面,直接面对用户的发音部位。
上图左侧是mems麦克风的组成结构,其中包含两块芯片,mems为传感部件,asic为信号处理部件;此外还包括引脚、电容等。实际上mems麦克风的原理与传统的驻极体麦克风(ecm)相似,但是关键部件是半导体制程,具有了许多ecm无法获取的优势。
2、优势突出
(1)相对于传统驻极体麦克风,mems具有耐高温、耐回流焊特性,可以直接使用smt生产方式组装,减少了烦琐的手工、半自动装配、电气性能测试、返工等一系列生产成本;生产效率显著提高。
(2)传统驻极体麦克风零部件繁多,生产工艺工序人工因素多,产品性能一致性及品质一致性差;mems麦克风,可以采取全自动化生产,产品性能及品质一致性高。
(3)传统驻极体麦克风,采取高电压将电荷驻存在驻极体材料上的工作原理;电荷易受环境和使用条件影响,造成电荷逃逸,灵敏度降低。mems麦克风采用偏置电压工作原理,无需驻存电荷,无需驻极体材料,所以产品稳定性更好。
(4)结构空间更节省,设计使用更灵活。

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