20年前，MEMS噴墨打印頭在打印機里廣泛使用，取代了傳統的機械式打印頭，使惠普、佳能等打印機廠商成為MEMS領域巨頭。 10年前，隨著智能手機崛起，MEMS麥克風被廣泛應用，取代傳統的駐極體麥克風，我國多個MEMS企業借著這股東風崛起，譬如歌爾股份、瑞聲科技、敏芯股份都是我國乃至全球MEMS麥克風的市場領導者。 在這些浪潮中，中國企業都是追隨者。今天，又有一個傳統器件即將被MEMS技術顛覆，而這次，中國企業正在參與擬定該MEMS技術全球首個標準！多家機構預測2023年將是大批量出貨元年，全球最大的MEMS企業博世也通過收購入局并將成為其下一個發力點，未會有哪些MEMS企業脫穎而出？

全球MEMS揚聲器行業首部技術標準起草工作啟動會在深圳召開，中國牽頭編制首個全球標準！ 近日，據深圳市音響行業協會官方公眾號發布新聞稿介紹，7月16日，全球MEMS揚聲器行業首部《MEMS揚聲器通用技術要求》團體標準工作座談會在深圳前海國際會議中心召開。該團體標準于2023年4月立項，由深圳市音響行業協會提出并牽頭協調組織編制工作。 據悉，來自深圳市音響行業協會、東南大學、立訊精密、韶音、瑞聲科技、精拓麗音、USOUND、xMEMS、華景、蘇州聲學產業技術研究院、納芯微、領航微等單位的相關國內外專家及代表共計20余人參加會議。可以看到，瑞聲科技、納芯微等多家熟悉的國產MEMS十強企業均有參與。 揚聲器是目前智能設備里，極少數未被MEMS替代的器件，這個已有數十年歷史的行業將在未來幾年被MEMS所顛覆。 經過長時間的孕育，目前全球MEMS揚聲器產業正處于規模化量產前夕，全球聲學領域都在期待MEMS揚聲器這一新技術的量產到來，因為MEMS揚聲器技術較新穎，目前全球尚無明確、統一的行業標準。

據本次標準起草負責人精拓麗音創始人、深圳市音響行業協會專家袁世明介紹，制定本團體標準的目的和初心是為了促進MEMS揚聲器生產的規范化、標準化。 本次標準起草工作的召開為提升我國在MEMS揚聲器領域的國際地位和話語權做出了重要貢獻，是新一代電聲產業由"量”變"質”的重要里程碑。

▲來源：深圳市音響行業協會 博世入局，全球MEMS揚聲器2023年開啟大規模量產！未來5年成MEMS領域增長亮點！ 據多方資料顯示，目前早期 MEMS 揚聲器產品已經開始放量，例如內置MEMS揚聲器企業USound MEMS揚聲器的智能眼鏡 2021 年在美國收入達到百萬級美金。 TWS 耳機頭部廠商也在導入 MEMS 揚聲器技術，例如2022 年底，立訊精密選擇 USound 作為其 MEMS 揚聲器的戰略供應商，為其 TWS 耳機提供全新超緊湊混合音頻模塊，而該方案預計將于 2023 年量產。MEMS 揚聲器將來有望在手機、TWS、PC、智能家居等多個領域得到應用。

2022 年 4 月 28 日，全球MEMS龍頭企業博世（Bosch），收購了總部位于德國的MEMS 微型揚聲器專家 Arioso Systems，從而向業界宣布大舉入局MEMS揚聲器領域，這為博世 MEMS 產品組合帶來擴充，同時也吹響全球MEMS揚聲器市場增長的號角。 據近日，知名電子媒體電子工程專輯與Bosch Sensortec全球戰略及市場負責人Sebastien Therond的對話顯示，MEMS揚聲器未來或許成為博世在MEMS領域的又一發力點：

“聲學對我們而言是個新的領域”——Bosch去年收購了MEMS揚聲器廠商Arioso Systems，這對Bosch而言，應該是非常重要的一步——“我們通過收購獲得了很棒的技術，產品現在還沒有上市”，Sebastien在采訪中反復提到了MEMS揚聲器產品，言及Arioso的技術很獨特，在傳感器尺寸、功耗方面很出色，未來大概可以期待一下。

▲博世MEMS傳感解決方案產品組合（來源：博世） Arioso Systems 以其專有的音頻換能器技術而聞名，該技術通過移動硅芯片內的垂直薄片來產生聲音。據新聞稿稱，Arioso Systems生產的MEMS揚聲器可產生具有競爭力的聲壓級 (SPL)——在10mm 2的有效區域內可產生高達 120 dB SPL。該 MEMS 微系統采用全硅 MEMS 靜電致動器，可在可聽設備和可穿戴設備中保持電池電量。

▲Arioso Systems新型MEMS微型揚聲器和一分歐元硬幣的對比圖 據外媒SemiMedia，在2023年4月份，采訪全球知名半導體咨詢企業Omdia的MEMS與傳感器高級研究分析師Nora Houlihan的對話顯示，未來5年MEMS揚聲器將是增長最快的MEMS器件。

問：我們繼續看到一些MEMS應用研究和產品增長令人驚嘆。您認為哪種 MEMS設備會在五年內大幅增長? 為什么？

Houlihan：預計五年內MEMS揚聲器將顯著增長，因為這項技術會越來越便宜，而且它們的尺寸、范圍和質量優勢也會得到鞏固。隨著MEMS尺寸越來越小，設計者可以在不增加產品整體尺寸的情況下增加器件和功能。這在可穿戴設備等產品中尤為重要。

根據此前MEMS揚聲器領先企業USound的市場預測：從2023年起，MEMS揚聲器市場將一路走高；從2024年起，平衡電樞式揚聲器市場份額將明顯減少；預計到2025年，MEMS揚聲器將在TWS耳機領域中占據50%的市場份額。這種快速增長源于可穿戴設備的小型化發展趨勢，以及消費電子市場對元器件的微型化、低成本、低功耗的需求。 據知名咨詢企業Yole預測，MEMS揚聲器是僅次于MEMS時鐘的未來最具有發展潛力的MEMS器件，據其《MEMS產業現狀2022》報告顯示，2021-2027 MEMS揚聲器的年復合增長率（CAGR）將超過100%。Yole認為TWS無線耳機設備將是MEMS揚聲器的主要突破點，其次是智能手機、汽車等應用。

▲來源：Yole 什么是MEMS揚聲器技術？與其他技術對比有什么優劣？ 揚聲器的種類很多，在個人音頻及智能穿戴市場，主流應用包括了動圈單元（動態驅動器）和動鐵單元（平衡電樞驅動器）兩種。目前的主流方案是動圈保留，動鐵被MEMS揚聲器替代。 MEMS揚聲器是一種新興的揚聲器技術，是將電信號轉變為聲信號的微型換能器，其核心組件（例如執行器/驅動器、振膜、熱聲膜等）利用MEMS技術在半導體材料上制造而成。MEMS揚聲器工作原理主要有四種：壓電式、電動式、靜電式、熱聲式。

目前，壓電式MEMS 揚聲器占據主流，以USound、xMEMS為代表的壓電式MEMS揚聲器創業公司不斷打磨技術能力并完善產業鏈，多款MEMS揚聲器新產品應運而生并逐步滲透至可穿戴及便攜式設備，以取代平衡電樞式揚聲器等傳統揚聲器。 壓電式 MEMS 揚聲器的工作原理是使用壓電薄膜作為有源元件，當施加電壓時會發生變形，這種機械偏轉使周圍的空氣發生位移并產生聲波。

▲MEMS揚聲器工作原理示意圖（來源：麥姆斯咨詢） 與平衡電樞揚聲器相比，MEMS 揚聲器可以提供顯著的尺寸優勢。 該技術的一個主要優點是它與硅工藝的兼容性，這意味著它可以以低成本大規模和極小尺寸生產。例如，USound 揚聲器中的 MEMS 電機厚度不到 0.5 毫米，比其電動同類產品小一個數量級。 此外，MEMS揚聲器可以定向發聲，增加智能手機免提的效果和通話私密性。目前MEMS揚聲器驅動距離1-1.5m，理想是驅動距離5-8m的距離，如果MEMS揚聲器能做到5-8m的聲音傳輸距離，那么在電視機市場、智能家居市場的應用會迅速升溫。 除了尺寸之外，MEMS 揚聲器還具有極低的功率（由于其高固有阻抗的結果）以及出色的音頻質量。MEMS 揚聲器也可以構建在與放大器相同的 PCB 基板上，從而節省電路板空間，有利于系統集成商添加更多傳感器以實現更多功能，或者采用更大容量的電池以提升系統的運行時間。

▲使用三種不同揚聲器在 94 dB SPL 時測得的電流消耗：USound MEMS 揚聲器、Knowles 26824 平衡電樞揚聲器和 Samsung HS330 動圈揚聲器（來源：USound） 因為MEMS揚聲器使用硅工藝進行全自動化生產線制造，而平衡電樞式揚聲器需要手工組裝，因此，隨著技術進步和大規模量產，MEMS揚聲器還具有低成本、低功耗、高可靠性、易于集成等優點。 國內外部分主要MEMS揚聲器廠商Usound（悠聲科技） USound是一家來自奧地利的全球MEMS揚聲器和聲音解決方案領軍企業，成立于2014年，于2021年底完成了 3000 萬美元的 B 輪融資，總融資額超過 7500 萬美元。 USound是全球領先的MEMS揚聲器廠商之一，據悉其采用意法半導體的MEMS制造工藝，2022年8月，USound與淄博高新區、惠友資本共建微系統IDM及產業集群項目，USound中國總部落地淄博高新區，依托TDK新科實業世界頂尖的壓電技術、USound世界領先的MEMS揚聲器技術，致力打造全流程的MEMS揚聲器生產線和國內一流的微系統產業集群，填補行業空白。

該項目將結合淄博高新區現有MEMS產線與USound的自有設備組合，共同打造完整工藝流程的MEMS揚聲器生產線，打造出全球第一家掌握MEMS揚聲器全環節的IDM廠商。項目合計年產值達60億元以上，此前消息，該項目計劃于2022年第四季度量產。 目前，USound已與立訊精密、AT&S、Elemaster Electronic Technology等全球多家下游頭部企業達成合作。

▲內置USound MEMS揚聲器的智能眼鏡產品，其出貨量已達百萬美元級別 xMEMS（知微電子） xMEMS公司成立于2017年，總部位于美國加州圣克拉拉，在臺灣設有分公司，2021年進行了1000萬美元的A輪融資。 xMEMS是全球領先的MEMS揚聲器企業之一，2020年7月，xMEMS發布了全球首款單片式MEMS揚聲器，據悉該產品由臺積電流片，該公司已將其首款產品商業化。 2023年4月，xMEMS推出Cowell、Montara Plus、Skyline DynamicVent三款MEMS微型揚聲器解決方案，可立即集成到下一代真無線立體聲（TWS）耳機、入耳式耳機（IEM）、數字助聽器以及智能眼鏡和睡眠耳塞等新興的個人音頻電子產品中。

▲xMEMS揚聲器產品參數以及構造 博世&Arioso Systems Arioso Systems成立于2019年，是從德國弗勞恩霍夫光子微系統研究所（Fraunhofer IPMS）獨立出來運營的創業公司，總部位于德國的德累斯頓，是全球最具創新性的MEMS揚聲器技術廠商之一。 2022年5月，Arioso Systems被全球MEMS龍頭企業博世收購，其技術將為博世現有 MEMS 產品組合帶來擴充，適用于穿戴式和耳戴式設備。瑞聲科技 瑞聲科技是中國MEMS十強企業之一，MEMS麥克風是其最主要的MEMS產品，此外瑞聲科技還擁有加速度計、陀螺儀、射頻等MEMS產品。 2023年，瑞聲科技推出其首款MEMS揚聲器，可通過藍牙芯片直驅，摒棄PA真正實現超低功耗，主打Hi-res認證的音質要求，用高低音單元分頻的方案，可以極大地提升耳機的音頻質量。

▲瑞聲科技MEMS產品系列 潤欣科技 潤欣科技成立于2000年，是國內領先的IC產品和IC解決方案提供商，近年來開拓MEMS傳感和AIOT邊緣計算等新興技術領域。 據潤欣科技與投資者交流問答資料顯示，潤欣科技與國家智能傳感器創新中心組建聯合實驗室，共同研發 MEMS 技術以及推動其量產。基于創新中心的 12 吋先進傳感器特色工藝中試線，潤欣科技的MEMS 揚聲器預計在 2023 年下半年開始放量，有望成為公司的新增長點。結語：這次能重現前輩的成功嗎？ 自從誕生以來，MEMS技術總被認為是可以創造奇跡的技術，并成功顛覆了許多應用領域。 最初MEMS麥克風被集成到第一款摩托羅拉RAZR手機中，之后，隨著智能手機興起，傳統的駐極體麥克風被MEMS麥克風替代，退出歷史舞臺。中國MEMS企業，歌爾股份、瑞聲股份、敏芯股份等抓住了這股浪潮迅速成長。 同樣，因為智能手機創新的交互需要，MEMS陀螺儀和加速度計開始變的流行，應美盛果斷從向任天堂等掌上游戲機廠商提供MEMS傳感器，轉而推出面向手機的MEMS慣性傳感器，從而應美盛的MEMS業務獲得了飛速成長。揚聲器是目前智能設備里，極少數未被MEMS替代的器件，這個已有數十年歷史的行業將在未來幾年被MEMS所顛覆。 未來五年，或許我們就能在身邊的TWS、手機、電腦等各種設備中看到MEMS揚聲器的身影，就如同今天無處不在的MEMS麥克風一樣。 MEMS揚聲器能重現前輩的成功嗎？ 您對本文有什么看法？歡迎在傳感器專家網公眾號本內容底下留言討論，或在中國最大的傳感社區：傳感交流圈中進行交流。

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審核編輯 黃宇