飞兆数字麦克风技术提升移动用户体验

摘要

　　随着麦克风技术和小信号模数转换(A/D)集成电路的进步，驻极体电容式麦克风(ECM)现在已经能够提供数字音频输出，这就为麦克风这类产品的应用开辟了一个新的领域。多年来，制造商一直都在致力于提高ECM的性能，比如灵敏度、信噪比(SNR)、回流焊接性和A/D转换器性能。如今，不仅A/D转换器IC有了相当大的进步，能实现高性能数字麦克风，而且现在麦克风可采用MEMS技术制作，这两方面的发展成果也在融合当中。本文将介绍现代移动麦克风的一些关键市场及技术发展前景。

1. 背景

　　随着麦克风技术和小信号A/D集成电路的进步，驻极体电容式麦克风(ECM)现在已经能够提供数字音频输出，这就为手机、平板电脑和PC等领域的麦克风应用，比如回声消除、风噪声过滤及其它先进的音频处理，开辟了一块新的疆土。数字麦克风具有更强的抗拾音噪声能力，而由于系统在紧凑空间里整合了大量的噪声源，如蜂窝无线电IC、蓝牙和WiFi IC、超快速应用处理器及其它众多器件，这一点显得越来越重要。

　　多年来，制造商一直在努力提高ECM的性能，如灵敏度、信噪比(SNR)、回流焊接性能和A/D转换器性能。不仅A/D转换器IC有了相当大的进步，能实现高性能数字麦克风，而且现在麦克风可采用MEMS技术制作，这两方面的发展成果也在融合当中。

　2. 市场状况

　　ECM 及 MEMS A / D转换器正在崭露头角，挑战传统的结型场效应晶体管(JFET)过去数十年间在麦克风领域的霸主地位。现在，以具成本效益的价格就能获得数字音频输出麦克风，这就让麦克风能够设计在手机、平板电脑或PC中的任何位置，而不像模拟输出麦克风那样受到限制。

　　MEMS麦克风使用了一层硅隔膜，而这种硅隔膜是通过微机电技术在半导体上蚀刻压力感测膜片而制成。

MEMS的优势(相比ECM)

　　固有平坦的温度系数(无需温度补偿)
　　更易于装配
　　回流焊接的耐热性更好(性能不因热应力而改变)

MEMS的缺点(相比ECM)

　　带宽较窄
　　MEMS隔膜比较脆弱
　　成本稍高(目前暂时)

　　麦克风的市场规模大大超过了采用它们的设备的量，原因很简单，即先进音频处理功能，如三维环绕声、回声消除和噪声消除等，需要的麦克风不止一个。这种倍增效应推动了麦克风市场所有领域的增长。数字ECM领域现在已开始增长，其后是数字MEMS领域，预计到2014年数量将超过8.5亿个。　　

图1 麦克风市场规模

飞兆半导体作为模拟IC产品的领导厂商，为适应这一数字化趋势，正在积极利用ECM麦克风中的第四阶Σ- Δ(sigma-delta)技术来开发高性能前置放大器+A/D麦克风IC。