語音加值應用抬頭 微機電系統風潮興起

2007-09-07
隨著微機電系統市場的起飛,應用在其上的電聲產品也因此受到重視,尤以應用在手機、耳機及電腦上的麥克風最被看好。透過微機電系統的協助,收音技術可望大步向前,而讓各式語音應用服務也將更加廣泛與普及。
微機電系統(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS)是近年業界公認最具成長爆發力及前瞻性的研究領域。微機電系統主要是根源於1960年對積體電路(IC)的研究。隨著各式電路的微小化,終端的電子產品也已走入家庭,帶來產業革命。  

近年來,研究人員又朝改善傳統加工技術及應用半導體製造技術的方向邁進,希望透過製造微小元件,將微機電系統進一步拓展到日常生活之中。而目前最受歡迎的應用之一,就是微機電系統的麥克風模組。  

市場成長陡峭  

事實上,隨著輕薄化手機如iPhone的問世,微機電系統由於具有體積小與耗電量少等優勢,因此與手機、PDA及藍牙(Bluetooth)耳機等消費性電子產品的結合頗具優勢。據統計,微機電系統麥克風在2006年之全球市占率僅約8%,其餘全為傳統駐極式電容(ECM)麥克風的天下;不過,在技術持續演進下,業界預估2008年市占率將一舉衝上15%以上。  

工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)也指出,微機電系統麥克風挾其低價、高整合度的特色,再加上較傳統駐極式電容麥克風在高溫下的靈敏度較佳,因此有利於客戶的產品發展,並逐步侵蝕駐極式電容麥克風的中低階市場。也因此,全球微機電系統麥克風市場的產值將由2006年的一億五千四百萬美元,倍數成長至2007年的三億美元,並成為兵家必爭之地。舉例來說,如樓氏電子(Knowles Acoustics)、SonionMEMS、Akustica、MEMStech與英飛凌(Infineon)等,先後進入商業量產,讓2007年的微機電系統麥克風市場進入白熱化的競爭態勢。  

激烈競爭同時帶來價格下滑與出貨量成長,讓微機電系統麥克風出貨量可望由2005年的一億四千萬組成長至2009年的七億五千組。  

微機電系統麥克風步入日常生活  

前身為怡利達電聲(IEA)的歌爾聲學(GoerTek)業務經理陳志忠指出,隨著未來的科技生活不斷演進,各種裝置也就需要更具人性化的應用,舉例來說,包括語音輸入、語音導航、語音門禁等,都是讓生活更加便利的新興科技。而上述應用的共通點,就是在需要高品質的聲音效果;陳志忠也強調,微機電系統的麥克風,即可扮演關鍵角色,提供高品質收音、低功率損耗以及較先進的半導體製程等,若再搭配固定範圍收音效果的陣列式(Array)麥克風方案,將可讓微機電系統的市場應用更添利器。  

陳志忠預估,未來數年內,電聲相關產品應用將成為推動3C產業成長的殺手級應用,其中尤以陣列式麥克風、數位式麥克風以及微機電系統麥克風為語音介面技術的一大推手。透過這些新技術的麥克風,將有效降低周圍噪音,提供更自然的音質。  

除了歌爾聲學以外,已有不少業者也表達對微機電系統麥克風的興趣,如美律實業就透露,該公司原本可望在2006年開始量產微機電系統麥克風,不過因為專利問題而延宕至2007年上半年,並成為全球第二家擁有微機電系統製程專利的公司。據悉,該公司將於第三季開始出產微機電系統麥克風,每月產能達一百萬組,並計畫在2008年擴增至五百萬組。  

至於在微機電系統麥克風浸淫已久的樓氏電子,更早在2006年年底就達到矽晶微機電(SiSonic MEMS)麥克風出貨三億組的里程碑,在微機電系統占有一席之地。  

另外也有英飛凌發表適用於普通消費通訊設備和電腦通訊設備的耐熱型矽晶麥克風。該新型麥克風只有傳統麥克風的一半大小,功耗亦僅為普通麥克風的三分之一。該公司強調,新型麥克風採用矽晶微機電系統製程,具有與普通麥克風相同的聲學和電學性能,但卻更加結實耐用,耐熱性能更強。  

作業系統加持 語音效果進階  

在終端應用方面,微機電系統麥克風更獲得微軟(Microsoft)作業系統Windows Vista的加持,在陣列式麥克風上更上一層樓。  

台灣微軟營運暨行銷事業群前端平台事業部產品行銷副理賴建宇說,透過在Windows Vista平台上內建陣列式麥克風技術,讓語音收音效果更加顯著,並可增加更多跟語音辨識有關的各種應用。根據了解,透過陣列式麥克風的協助,可以延伸出語音輸入、語音操作等服務,為用戶解決與聲學有關的應用難題。  

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圖1 微機電系統麥克風在手持裝置上的出現,讓語音輸入的實現更貼近日常生活。圖為歌爾聲學產品之實例應用。

歌爾聲學高級電聲品經理王顯彬解釋,陣列式麥克風由於減少錐形收音束角度,因而可以有效控制收音範圍,進而抑制環境噪音。而隨著收音品質的改善,語音輸入、門禁系統與語音導航等應用也更加接近現實生活。另外,在企業應用上,由於陣列式麥克風可以有效改善線性與非線性的聲學回聲,讓視訊會議與網路語音通訊協定(VoIP)的服務品質也更高。  

至於在終端產品的應用上,陣列式麥克風可以內建在個人電腦(PC)與其周邊產品上;同時可以步入通訊領域,與耳機、車用揚聲器與網路電話(IP Phone)結合;亦可與各項手持裝置搭配,如全球衛星定位系統(GPS)、手機(圖1)等。  

歌爾聲學日前與富迪科技(Fortemedia)共同發表一系列微機電系統之微型陣列麥克風參考設計,這些參考設計可應用於手機、耳機及電腦等相關3C應用產品,並透過錐體收音束及非線性濾音技術,來抑制非穩態的噪音及消除回音。

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