電聲元件扮要角 驗證服務緊守最後關卡

2010-01-05
利用微機電系統打造的電聲元件,已經逐步應用在筆記型電腦、手機與各式可攜式終端裝置上。然而,隨著各式電聲元件尺寸愈小、應用環境愈趨複雜,相關聲音服務之驗證工作也就更加重要,驗證服務則被視為把關終端裝置的守門人。
微機電系統(MEMS)應用多元,近期不但順利自車輛領域延伸至消費性電子(CE)市場,微機電系統元件也從重力感測器拓展至電聲元件,並特別以微機電系統麥克風(圖1)為應用主力。由於業界頗為重視此類電聲元件之音質好壞,因而推動測試服務升溫。

圖1 MEMS麥克風由於擁有尺寸優勢,因此多適用於輕薄短小之手機產品上。

對電聲元件驗證服務供應商來說,2009年可說是充滿機會的1年。從全球市場來看,一線手機業者持續推出多媒體專屬手機,播放音樂不但已成手機必備功能,更朝向高音質(HD)與杜比(Dolby)邁進,因而刺激電聲服務需求水漲船高。

至於在2009年一路看俏的山寨手機,也因為逐漸從游擊部隊轉為正規軍,成為電聲驗證服務之嶄新商機所在。  

多媒體手機創新應用抬頭高音質電聲元件當紅

2009年智慧型手機大戰持續延燒,不但手機製造商、分析機構均看好未來智慧型手機之占比,蘋果(Apple)、開放手機聯盟(OHA)及其他業者如諾基亞(Nokia)更紛紛針對應用程式多所著墨,盼透過打造創新應用與服務,進而推動語音指令(Voice Command)與高音質音樂。如稍早時Google針對導航應用推出之語音搜尋(圖2)功能,就特別重視語音搜尋註明景點,再以Google Maps指引方向,不啻是一大創新應用。而包括語音撥號、音樂遊戲等,在在證實收音與揚聲元件品質之重要性。隨著各式應用對音樂播放品質與麥克風收音要求日益提升,亦成為電聲元件驗證服務供應商大展身手之處。

圖2 可語音搜尋註明景點之功能已經問世。

高度整合解決方案成焦點

由於手機業者多看好微機電系統電聲元件之未來發展性,因此紛紛追求高度整合性之解決方案,成為近期大勢所趨。

圖3 易祿達科技總經理陳本立表示,對手機業者而言,與其驗證單一元件之品質好壞,不如直接針對高度整合之模組進行量測,更有助加速終端產品之上市時間。
電聲元件驗證服務暨測試儀器供應商易祿達科技總經理陳本立(圖3)表示,相較於較早問世的駐極式電容(ECM)麥克風,微機電系統麥克風在尺寸上較有優勢,能打造出較為輕薄短小之電聲元件,因此頗有機會打入手機產業製造鏈。然而,在體積更輕巧、組裝結構也更擁擠的手機環境中,微機電系統麥克風須要克服的首要關卡,就是來自其他元件的干擾。

 

舉例來說,手機通常具有多根天線與射頻元件,極可能對麥克風造成干擾。而語音通訊所需的頻寬又與音樂播放之頻寬有所差異,再加上電磁干擾(EMI)等議題,都是不可忽視之問題。因此,為順利突破上述門檻,即需要高度精準性之量測儀器。此外,由於手機製造商不願逐次驗證單一元件是否具有一定效能,多半直接要求模組化後之產品具合格效能,也推動整合式驗證服務升溫。

陳本立指出,完整的電聲測試解決方案必須從人工耳、人工嘴、耳機自動化音頻測試系統、手機自動化音頻測試系統再到標準麥克風全線含括,方能一次滿足客戶所需。尤其在已高度整合之手機產品中,若驗證業者無法正視隨之而來的高度整合驗證需求,很可能流失大筆訂單。

除易祿達科技外,目前多家聲音驗證服務業者也提供高度整合式之解決方案,據此吸引生命週期短、追求快速上市之手機業者採用。  

非接觸式驗證提升精準度  

圖4 山衛科技技術總監吳孝文分析,非接觸式量測技術由於不會對待測物造成破壞或誤差,因此在追求高度精準的環境中特別受到歡迎。
除了透過整合式驗證服務滿足客戶一次購足(One-stop-shopping)之需求外,非接觸式之驗證服務方式同樣引領業界與學界潮流。在此領域耕耘多時之供應商山衛科技技術總監吳孝文(圖4)表示,相較於其他接觸式測量技術可能因為輕微觸動而改變微機電系統零組件,進而破壞原有表現,非接觸式量測技術如雷射都卜勒(Doppler)、閃頻顯微照相與白光干涉等技術均有其發展空間。  

目前常見的微機電系統量測方式,可約略分為原子力顯微鏡(AFM)、掃描式電子顯微鏡(SEM)和穿透式電子顯微鏡(TEM)等。吳孝文認為,由於傳統量測方法可能破壞待測物,或難以直接分離機械與電子系統,進而造成量測資訊之混淆,最後甚至難以正確量測,因此非接觸式技術對相關業者大有助益。  

雷射都卜勒原理乃為透過雷射輸出之正弦波波長與待測物之反射而進行量測,並藉此推算待測物之振動速度。至於閃頻顯微照相技術則是對振動物件的不同相位進行攝影,並組合上述靜態影像,進而推論物件之運動行為。白光干涉技術則是透過相關光束獲得高解析度圖像,進而取得待測物之粗糙度、高低差、角度、斜率與水平/垂直距離等資訊。吳孝文坦言,此類解決方案品質雖佳,但成本較高,要在業界大量普及還需一段時間。  

山寨手機「漂白」音質要求逐漸提升  

同樣對電聲元件量測與驗證商機有所提升的重大議題,還包括山寨手機之「漂白」。在經歷激烈競爭後,山寨手機業者逐漸體認到,若僅能提供產品卻不提升品質,將難以長期經營。因此,不少山寨手機業者為滿足中國大陸手機用戶之使用習慣,也開始針對電聲元件多加著墨。  

一般中國大陸手機用戶多極為重視手機音樂與通話音量,因此為滿足此需求,手機業者常須設計多個內建喇叭與麥克風等電聲元件。而這無疑是驗證服務廠商之一大潛力商機所在。  

陳本立說,過去山寨手機為壓低成本,幾乎與「品質」二字絕緣。但為留住客戶、同時與競爭對手拉開差距,近期不少山寨手機業者已經拋棄舊有「打帶跑」作法,逐漸以永續經營為目標,並開始針對電聲元件之品質驗證多所著墨。  

吳孝文也指出,相較於其他功能,手機之通話品質更是決定用戶評鑑手機好壞之關鍵,因此也看到更多手機業者對此領域陸續投入。她補充,尤其近期不少國家與組織均紛紛訂定聲音品質與音量法規,間接推動驗證領域之發展。  

從電聲元件驗證服務供應商之意見可以看出,隨著手機之新興功能如語音辨識、音樂播放等持續演進,用戶與手機製造商對電聲元件之要求亦隨之增加,同時迫使電聲元件供應商在上市時間、品質與成本上不斷精進,並成為帶動電聲元件驗證服務市場成長之最大動力。

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