为了将极致的声学体验带给每位消费者，音频相关的硬件革新已刻不容缓。xMEMS Labs（美商知微电子）作为一家半导体音频解决方案公司，致力于通过固态保真（Solid state Fidelity）MEMS扬声器重塑声音。

其创新单片的换能结构在硅中同时实现了致动和振膜，由此生产出世界上机械响应速度快的微型扬声器，消除了动圈扬声器弹簧和悬挂系统恢复的问题。这项技术使得xMEMS扬声器拥有准确的音乐重现、饱满的声音清晰度和更高的空间感。

本文将对话xMEMS联合创始人兼CEO Joesph Jiang(姜正耀)，共同探讨音频行业的“Next Big Thing”。

音频行业的三个发展方向

据Joesph观察总结，今天的音频行业有三个主要的发展方向：第一是更高保真、音质更好的音频，第二是更沉浸、更具空间感的音频，第三是助听器、辅听器及相关功能的发展。

这三个方向中，都对音频有更好、更高频、更完整的需求。但目前所有的动圈单元的频宽都有限，无法做到全频，甚至在8kHz以上就已非常吃力。而全硅MEMS方案就可同时满足高保真、沉浸感、助听辅听功能的需求。

其次，目前音频行业对于全自动化生产有了一定的需求，但自动化仍是动圈、动铁单元生产中需面临的挑战。而xMEMS的MEMS扬声器的生产已经是全自动化，且无论是在生产制作过程、还是应用场景下，MEMS扬声器都非常可靠。

综上两点，这就给全硅MEMS方案提供了机会。

从MEMS声学市场来看，此前受益于下游消费电子产品的发展，MEMS声学传感器成为了MEMS产品中市场份额较大、增速较快的细分市场之一。根据市场调研机构Yole的数据，2020年智能无线耳机领域MEMS声学传感器出货量为11亿颗，占比约为16.04%；预计2026年出货量大于45亿颗，市场发展潜力较大。

MEMS扬声器的设计考量

众所周知，MEMS一般都是用于制造硅麦。而xMEMS是业界首家且唯一的全硅MEMS扬声器制造商。xMEMS扬声器和动圈封装起来作模组，如此设计是怎样的考量呢？

Joesph解答道，关于和动圈封装在一起的问题，由于“哈曼曲线”的存在，人耳往往偏好更大声的低频，但由于现在很少产品能和动圈单元一样在低频发出足够大的声音。在这种情况下，xMEMS扬声器配合传统线圈（用于发出低频声音）是成本表现较好、综合来看较均衡的解决方案。

不过，这仍是过渡阶段的解决方案。xMEMS在实验室中已经完成了单芯片的方案，但MEMS 芯片从设计到量产需要将近两年的时间，因此它属于下一世代产品。

目前xMEMS已推出4款全硅MEMS产品，其中Montara、Montara Plus是全频MEMS扬声器，Cowell是目前业内最小的MEMS扬声器，Skyline则是业内首款支持主动环境声音控制的动态阀门。

在价格成本方面，xMEMS的扬声器跟传统扬声器相比，如今的价格已经十分接近，xMEMS的第二代产品在同样的面积下发出的声音大了84%。在明年下半年，xMEMS还会出一款价格更低、功耗更小的芯片，且这款新芯片已经在工厂成功试产了。

在产能方面，xMEMS现在每月可达50万颗的产量，到今年年底时，每月可达100万颗，明年Q1结束时则可达每月150万颗的产能。每次产能提升都在50万颗，因为一台全自动测试机台的测试量就在每月50万颗，目前正在做第三台机台。同时，xMEMS也在与中国大陆厂商讨论关于封装合作的有关事项。

Joesph总结道：“MEMS扬声器是音频行业制造扬声器一百多年来的新方案，现在看来，优势已经很明显了，因为在价格、生产、品质方面都已经达到比传统方案还好的地步。”

应用拓展：最需要的仍是时间

目前，xMEMS正在协助客户正处于设计阶段的案例大概已有100多个，全世界范围内已经进入Tier 1应用阶段的（例如助听器、IEM入耳式监听器等）则大概在10家左右。由于很多厂商（尤其是欧美厂商）已经对xMEMS有所了解，xMEMS已经和很多公司开始合作开发，最快可能会在2024Q3达到量产。

面对xMEMS如此受欢迎，Joesph坦言产品推广的主要难点，在于客户的要求较为多样，而目前xMEMS最需要的仍是时间，需要一件事情、一件事情完成。如何同时应对多个大客户，也是最近他的一大难处，需要去协调。

总的来说，目前MEMS扬声器的主要市场是TWS耳机，其市场体量最大；其次是助听器、辅听器材方面的应用；再之后才是专业级别的耳机/音响设备，如手机扬声器、车内音响、家庭影院等。

TWS蓝牙耳机：现在音频行业已经走到高保真的阶段，已经有许多音频厂商将频宽加大，部分加大到8kHz以上，甚至12kHz、16kHz，这是一个重要里程碑，同时助听辅听也在发展，因此大家其实还是在做很多事情，xMEMS也有发展的机遇。

目前，xMEMS已经有好几个解决方案推出，客户可以直接使用TWS方案，也可以对方案中的任何零件进行替换，在10月还将推出Sleep Buds睡眠耳机的方案。在今年年底圣诞季之前，有5-7款采用xMEMS技术的TWS耳机会推出。

Joesph强调，目前TWS市场已经趋于同质化，市场上的产品十分相像，因此若有产品应用了xMEMS的方案，就会有足够的差异化和亮点。

助听器、辅听器：xMEMS产品对于助听辅听是最好的方案。助听辅听一般应用的是扬声器的高频特性，这正是xMEMS的优势，因而会对助听辅听非常有帮助。

DynamicVant（动态阀门）能让耳朵佩戴助听器通话时更舒服、更清楚，这不是最新的概念，已经有很多公司在做这方面产品，许多2000-3000美元价位的助听器已经有相应的特性出现。

但是，许多公司在做这种动态阀门时面临挑战：一是体积过大；二是开关时具有机械开关声；三则是不抗汗。但xMEMS具有DynamicVant的Skyline，对于这三个问题都可以解决。

下一世代的应用产品

以下介绍的是专业耳机及音响，均属于下一世代产品。

手机扬声器：由于声音在自由空间、尤其是低频会掉得很快，所以在目前，手机的扬声器低频仍有较大的进步空间。同时，客户对扬声器体积有严格需求，因为5G及其他技术应用的发展，手机中的天线、芯片越来越多、耗电越来越大，电池越来越小，但手机又要维持一定的续航时间，由于扬声器体积十分大，因而不少客户想把扬声器的体积减小，留出更多空余位置。

“实现这一目标也是xMEMS公司的愿景之一，”Joesph介绍道，“我们一直在努力，设置了特别的团队专门负责研发。xMEMS的目标更偏向于将音质提高、让声音变好，就是解决如何让声音在自由空间依然保持饱满的问题。”

目前xMEMS的其中一个方向是用超音波来载波，例如用100kHz来载波100Hz，相当于在单元时间内播放多次，就能让声音更大，原理并不困难，但是目前仍在努力之中。

超高频、超声波应用：由于xMEMS的扬声器在高频方面有优势，其实也有很多客户在用xMEMS的高频做其他的用途，利用超高频、超声波做出特别用法。

例如，一个客户曾用xMEMS的高频进行“赶老鼠”的应用，就是考虑到了老鼠对高频的惧怕，以及xMEMS在高频上的优势。

家庭影院：一直是xMEMS的目标。家庭影院、电视是很需要xMEMS的，因为电视的标准越来越严苛，例如65寸电视最薄是7cm，但目标是5cm，阻碍之处就在于扬声器太厚了。在今天，xMEMS的耳机扬声器达到1mm多一点，未来在做大型扬声器时，厚度应该在1.6cm左右，因此可以满足电视的需要。

另外，许多手表厂商也找过xMEMS，提出一个痛点：目前手表能发声就好，但市场调研预计2024-2025年间，手表会在声音方面有所要求。并且，手表越来越薄，也有越来越多人戴着手表打球、进行剧烈运动，而xMEMS扬声器就很薄，且不怕振动。

汽车音响：xMEMS还展示过一个由多个MEMS扬声器组成阵列的桌面音响的演示，其实那个演示很多车企都来听过，而且车企很有兴趣，因为MEMS扬声器声音很好，而且重量轻、体积小。

从方向性来讲，高频有很大的方向性，因此有的车企认为可以做出个人化的音频系统，也有车企觉得可以放在A柱中。可以看到车企有很多不同的想法，也会拿演示去听。xMEMS的愿景是做一个Loudspeaker（音响扬声器），是比较适合汽车场景的。

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