211service.com
Levnější MEMS mikrofony
Mikroprocesory a paměťové čipy se zmenšovaly, protože jejich výkon rostl. Technologie mikrofonů však z větší části zaostává. Nyní společnost sídlící v Pittsburghu, Akustika , pomáhá tato zařízení zrychlit také tím, že zabudovává mikrofony přímo do integrovaných obvodů pomocí procesu, který je téměř identický se způsobem, jakým výrobci čipů hromadně vyrábějí mikroprocesory.
Výroba mikrofonu do čipu povede k menším, levnějším mikrofonům, které by mohly nabídnout kvalitnější audio rekordéry pro mobilní telefony, fotoaparáty a hovory přes internet (VoIP), říká Ken Gabriel, spoluzakladatel a šéf Akustica. technologický důstojník.
Výzkumníci po léta stavěli malé mikrofony a další zařízení s mechanickými a elektrickými součástmi – gyroskopy, akcelerometry, tlakové senzory – za použití polovodičových materiálů. Tato zařízení jsou známá jako MEMS (pro mikroelektricko-mechanické systémy). Výrobci MEMS mikrofonů vyrábějí zařízení nanášením vrstev křemíku. Poté většina z nich dokončí samostatný krok: připojení mikrofonu k čipu, který obsahuje obvody pro manipulaci se zvukem, jakmile je shromážděn.
Gabriel věří, že přístup jeho společnosti zjednodušuje proces tím, že vyrábí mikrofon a obvody na stejném čipu ve stejnou dobu a používá stejné materiály.
Trh MEMS mikrofonů roste, zejména u notebooků, protože stále větší počet lidí využívá služby VoIP na svých noteboocích, říká Gabriel. A tvrdí, že tradiční mikrofon bez MEMS ve většině notebooků není pro VoIP ideální.
Tyto konvenční systémy jsou vyrobeny z elektretových kondenzátorových mikrofonů nebo ECM a také z kabeláže a obvodů, které přenášejí zvukový signál a zpracovávají jej. Modul ECM zachycuje zvuk v jeho analogové podobě. Tento analogový signál je odeslán do obvodů, které jej převádějí na digitální informace. Během cesty je však analogový signál vystaven rušení elektrickými poli produkovanými monitorem počítače a anténou Wi-Fi. Aby se zabránilo zhoršení kvality zvuku, musí být ECM od těchto polí izolován. Tato izolace činí systém objemným a omezuje jeho umístění v notebooku; Moduly ECM se často nacházejí poblíž klávesnice, což je nepříjemné místo pro přímou konverzaci při používání VoIP nebo videokonferencí.
Systém Akustica je kompaktnější než tradiční mikrofonní systémy, protože zachycuje zvuk a převádí jej na digitální signál na stejném čipu. Když zvukové vlny narazí na membránu mikrofonu – tenkou kovovou síťku uprostřed čipu – vibruje a vytváří napětí, které obsahuje informace o analogovém zvukovém signálu. Ale protože analogový signál je vytvářen a převáděn na digitální signál na stejném čipu, nemusí nikdy zažít drsné elektromagnetické prostředí mimo obvod. A protože rušení je menší problém, izolace není potřeba. To umožňuje inženýrům umístit mikrofon kamkoli, kam se čip vejde do notebooku; několik mikrofonů Akustica se dokonce vejde do rámu obklopujícího monitor notebooku Gabriel říká.
Při výrobě svých mikrofonů se společnost spojila se zařízeními, která vyrábějí další typy čipů. Stejně jako ostatní čipy jsou Akustica vyrobeny z vrstev polovodičových materiálů, izolačních materiálů a kovů. Chcete-li přidat mikrofon, inženýři upravili design několika vrstev, aby vytvořili membránu ze stejného kovu, jaký se používá v obvodech. Gabriel říká, že poté je čip zpracován, což zahrnuje kroky k odleptání části křemíku na čipu, aby se odhalila zakopaná kovová membrána. Toto konečné zpracování, dodává, lze provést levně a rychle.
Protože je sériová výroba polovodičů relativně levná, technika Akustica by se mohla stát nejlevnější metodou výroby mikrofonu, říká Jonathan Bernstein, výzkumník z Cambridge, MA. Draperova laboratoř , který pracuje s malými mikrofonními systémy. Dodává však, že při použití polovodičového procesu k výrobě zařízení, jako je mikrofon, existuje kompromis. Mohl by být vyroben potenciálně kvalitnější akustický systém, říká, pokud by návrh nebyl omezen na stejné materiály použité v obvodu.
A zatímco integrace mikrofonu do obvodu může být pro některé aplikace výhodná, pro jiné nemusí být nutná, říká Levent Degertekin , profesor strojního inženýrství na Georgia Institute of Technology v Atlantě. Výrobci naslouchátek nechtějí tyto funkce zabudovat, říká, protože mají vlastní digitální obvody, které fungují dobře. Místo toho říká, že nejlepší aplikací pro jednočipové mikrofony je právě trh s notebooky.
Akustica, která se zrodila z výzkumného projektu Carnegie Mellon University v roce 2001, začala dodávat svůj první mikrofon začátkem tohoto roku. Zařízení se v současné době používá v některých noteboocích Fujitsu a minulý měsíc společnost oznámila druhý produkt kombinující dva mikrofony na jednom drátu pro zachycení více zvuku. Očekává se, že se objeví v produktech do konce roku.