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功能整合度翻升 MEMS麥克風開創行動新「聲」活

文‧黃耀瑋 發布日期:2014/11/27 關鍵字:MEMS麥克風I2SAudio Zoom手勢辨識

微機電系統(MEMS)麥克風功能大躍進。為滿足手機與穿戴式裝置常時啟動的情境感知應用,MEMS麥克風開發商正加緊研發更低功耗、更高功能整合度的新方案;其中,樓氏(Knowles)電子不僅已發布整合受話器、揚聲器和射頻(RF)天線的模組,還研發出能接收超音波訊號的方案,可實現手勢辨識等創新應用。

樓氏電子全球行銷副總裁Ole-Petter Brusdal表示,行動裝置影音、聲控人機介面規格快速升級,加上新興穿戴式電子對系統元件功耗和占位空間的要求更加嚴苛,皆為MEMS麥克風帶來全新的設計挑戰,相關晶片供應商無不戮力研發高整合度、多功能、小尺寸且低功耗的解決方案,以滿足市場需求。

以智慧型手機為例,隨著旗艦機種全面引進高畫質顯示螢幕,系統廠也希望同步提升內建語音功能,開始擴大導入更靈敏且支援HD音訊、語音辨識的新型麥克風,引爆一波元件換新潮。Brusdal進一步指出,為實現主動噪音消除(Active Noise Cancellation)、指向性收音和特定語音增強(Audio Zoom)等先進行動語音應用,手機廠紛紛將麥克風安裝數量推升至四個以上,因此對元件尺寸、功耗和系統布局有更進一步的要求,刺激MEMS業者相繼祭出高整合設計方案。

樓氏電子產品線經理Bertrand Renaud透露,由於MEMS麥克風多放置於手機上方或下方,與天線位置相近,因此樓氏與天線開發商合作,打造出內建MEMS麥克風、受話器(Receiver)、揚聲器(Speaker)和基頻通訊天線的整合型語音方案模組,不僅預先改善RF訊號干擾問題、大幅縮減占位空間,亦可濃縮多個元件的測試和PCB組裝程序,進而加快終端產品研發及上市速度。

無獨有偶,近來積極耕耘麥克風市場的意法半導體(ST),亦已發展出兼具監聽(Sniffing)與正常(Normal)兩種模式的雙模MEMS麥克風,可在裝置大部分的待機時間中,以低功耗的聲音監聽模式運行;裝置進入工作狀態後,則可立即切換至正常模式,提高聲學參數(Acoustical Parameter)表現,以因應HD音訊、語音辨識等功能操作需求。

此外,Brusdal提到,樓氏新一代MEMS麥克風還能結合超音波(Ultrasonic)感測技術,實現近接偵測(Proximity Detection)、手勢辨識等創新應用功能,將能取代行動裝置既有的近接感測器,達成手機通話時螢幕自動關閉的節能機制;而系統業者也毋須增加鏡頭和影像處理方案的成本,就能引進手勢人機介面,讓產品功能更吸睛。

針對穿戴式電子語音辨識設計,業界則發展出內建I2S介面的MEMS麥克風。Renaud強調,相較於以往數位麥克風後端仍須搭配一顆音訊編解碼器(Codec),再透過I2S將聲音資訊傳輸至處理器的方式,新一代I2S MEMS麥克風可直接串連處理器,減少訊號鏈的元件需求,進而節省系統功耗和空間。

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