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微訪談：英飛凌電源與傳感系統事業部大中華區產品管理經理楊慶

采訪背景：隨著消費類音頻電子設備對用戶體驗的孜孜追求、對各種功能的推陳出新，同時也得益于蘋果AirPods等爆款產品的潮流引領，業界對MEMS麥克風（或稱為硅麥克風）的性能要求不斷提高。例如，指向性降噪及遠場語音識別功能需要一致性好（靈敏度、相位、頻率響應）、信噪比（SNR）高（68dB以上）的MEMS麥克風；主動降噪功能對于在大聲壓、低失真場景下的應用也提出了要求，為此MEMS麥克風需要具有更高的聲學過載點（130dB以上）和更好的低頻響應（15~20Hz保持平坦），以避免輸出信號的失真，從而保證降噪系統正常工作；此外，采用電池供電的可穿戴設備還對MEMS麥克風的低功耗具有強烈的需求。為滿足上述日益增長的性能要求，MEMS麥克風芯片市場領導者英飛凌（Infineon）近日舉辦了一場“英飛凌XENSIV硅麥克風”主題線上研討會，為大家介紹了支持更高信噪比和IP57級別防護的XENSIV硅麥克風新產品及目標應用領域。麥姆斯咨詢會后采訪了英飛凌電源與傳感系統事業部大中華區產品管理經理楊慶。

英飛凌電源與傳感系統事業部大中華區產品管理經理楊慶

麥姆斯咨詢：楊經理，您好！感謝您接受麥姆斯咨詢的采訪！首先請您做一下自我介紹，以及在英飛凌的業務職責。

楊慶：大家好，我是楊慶，目前任職于英飛凌電源與傳感系統事業部大中華區產品管理經理，主要負責MEMS聲學傳感器和壓力傳感器，多年從事音頻開發和MEMS麥克風的研究工作，對MEMS麥克風產品以及相關應用有著豐富的經驗。

麥姆斯咨詢：據研究機構Omdia在2022年末發布的MEMS麥克風市場報告顯示，2021年英飛凌的MEMS麥克風裸芯片市場份額已經提升至驚人的45%，連續多年穩居全球MEMS麥克風裸芯片市場領導地位，英飛凌保持領先背后的核心優勢有哪些？

楊慶：在我看來，英飛凌的領先優勢一方面取決于英飛凌對核心技術的不斷創新，對更高聲學性能的不斷追求；另一方面在于英飛凌對產品質量的嚴格管控和高效的技術支持，這兩方面因素使得英飛凌的MEMS產品具備更強的競爭力，同時也穩定了英飛凌在MEMS麥克風行業內的領先地位。

麥姆斯咨詢：請簡要介紹英飛凌XENSIV系列產品線，以及MEMS芯片技術的演進。

楊慶：XENSIV是英飛凌的產品商標，我此次研討會分享的就是XENSIV系列的MEMS麥克風。MEMS麥克風由最早的單背板（Single-back plate）技術發展到現在經歷了將近20年。簡單來說，單背板結構就是一塊兒背極板配合著一層振膜，當振膜受到聲壓作用時會在背極板上方振動，利用振膜與背極板之間的距離變化關系傳遞電容信號的變化，這就是MEMS麥克風將空氣振動的機械能轉換為電能的基本感測原理。單背板架構如下圖所示：

英飛凌單背板（Single-back plate）架構示意圖

由于單背板MEMS麥克風輸出的是一個單端信號，為了增強MEMS麥克風的抗干擾能力，降低本底噪音，提高MEMS麥克風的信噪比，2017年，英飛凌成功量產了采用雙背板（Dual-back plate）技術差分輸出的MEMS麥克風產品，例如IM69D130、IM69D120等，將MEMS麥克風的信噪比提升到了69dB。

英飛凌雙背板（Dual-back plate）架構示意圖

為了能夠在消費級電子產品中實現錄音棚級別的音頻用戶體驗，同時進一步提高MEMS麥克風產品的可靠性，增強抗污染及防水能力，英飛凌于2021年又成功量產了采用密封雙振膜（Sealed dual-membrane， SDM）技術的新產品：IM73A135，信噪比進一步提高到了73dB，同時MEMS麥克風單體就能具備IP57級別的防塵和防水能力。

英飛凌密封雙振膜（Sealed dual-membrane， SDM）架構示意圖

麥姆斯咨詢：此次帶來的新款MEMS麥克風IM69D128S有何特性和性能優勢？

楊慶：IM69D128S采用的就是SDM密封雙振膜的MEMS架構，主打低功耗和高性能。這款MEMS麥克風特別適合對功耗要求比較高的便攜式電子設備。MEMS麥克風要同時滿足高信噪比、低功耗、IP57防護這三方面的需求，對MEMS技術、制造工藝和產品管理提出了非常高的挑戰。IM69D128S不僅具備69dB的信噪比，同時在高性能模式下工作電流只有520μA，而且產品自身就能支持IP57級別的防塵和防水。

IM69D128S產品圖

麥姆斯咨詢：IM69D128S要面向哪些應用場景和用戶需求而開發？請舉例一些潛在的應用終端產品。

楊慶：主動降噪（ANC）、透傳、高清錄音、遠距離語音交互等應用都需要高信噪比MEMS麥克風。同時，便攜式電子產品期望具備更長的電池續航能力，而通話過程至少需要兩顆甚至三顆麥克風的參與。因此，長時間通話以及永久在線（Always on）語音喚醒等場景，使麥克風的能耗非常高，所以降低麥克風功耗也是英飛凌的重點研發方向之一。

憑借高性能和低功耗的優勢，IM69D128S理想地適用于具備主動降噪功能的TWS耳機和頭戴式無線耳機，以及增強現實（AR）眼鏡、無線麥克風、智能平板等多種終端產品。

麥姆斯咨詢：請您詳細講解IM69D128S采用的核心技術，例如英飛凌的密封雙振膜（SDM）MEMS技術。

楊慶：如下圖所示，在密封雙振膜（SDM）結構中，有兩層振膜分布在背極板的上下兩側，這兩層振膜與基板（Substrate）之間的連接是完全密封的，異物無法侵入，而且整個振動區域接近真空，這提供了一個非常好的振動環境，有效降低了因振動引起的噪聲。同時，差分輸出抑制了信號傳輸線上的共模干擾，將MEMS麥克風的底噪控制做到了極致。受益于這種密封雙振膜的設計，我們在MEMS麥克風單體上實現了IP57級別的防護。

英飛凌MEMS芯片（左）和密封雙振膜結構示意圖（右）

麥姆斯咨詢：除了IM69D128S這一顆麥克風以外，請問英飛凌還有其它高性能麥克風可以推薦嗎？

楊慶：目前，我們主推的產品包括4顆數字麥克風和3顆模擬麥克風，它們的信噪比在68dB~73dB之間，聲學過載點（AOP）都在128 dB SPL以上，甚至達到135 dB SPL。下面我為大家簡單介紹一下這幾款產品的特性和應用。

MEMS數字麥克風系列：英飛凌目前量產的MEMS數字麥克風共有4款產品，分別是IM72D128、IM73D122、IM69D128S和IM70D122?！癐M”是Infineon MEMS的縮寫，緊隨其后的兩位數字（例如72）指的是信噪比（72dB），“D”意味著這是一顆數字麥克風，最后3位數字（例如128）指的是產品的AOP，所以從產品名稱上大家就能看出基本的性能指標。

IM72D128和IM73D122的外觀尺寸都是3 mm x 4 mm x 1.2 mm，而且pin腳完全兼容，它們的區別主要在于器件的靈敏度。IM72D128的靈敏度為-36dB FS，AOP達到128dB SPL，同時信噪比高達72dB。IM73D122的靈敏度雖然提高了10dB FS，但信噪比仍然提升到了73dB。

IM69D128S和IM70D122的尺寸更小一些，都是2.65 mm x 3.5 mm x 0.98 mm，二者的pin腳定義完全兼容，區別一方面在于靈敏度（前者的靈敏度為-37dB FS，后者為-26dB FS），另一方面AOP和信噪比也有些差異。除此以外，IM69D128S的ASIC芯片采用了全新的設計，可以把高性能模式下的功耗降低至約520μA，盡可能降低了MEMS麥克風單體端的能耗。

MEMS模擬麥克風系列：英飛凌目前共有3款MEMS模擬麥克風產品，分別是IM73A135、IM70A135和IM68A130。從物料名稱上就可以看出，這三款產品的信噪比從73dB逐個降低到68dB，這主要是因為產品尺寸越來越小，從3 mm x 4 mm x 1.2 mm縮小到3.35 mm x 2.5 mm x 1.0 mm。在有限的空間內，我們盡可能的把聲學性能發揮到極致。IM73A135的信噪比高達73dB，AOP最高支持135dBSPL，同時THD可以控制在10%以內，其實小于1% THD的AOP仍然可以支持到132dB SPL。IM70A135的尺寸更小，但AOP保持135dB SPL，在這樣的條件下信噪比仍然能夠實現70dB。IM68A130的尺寸只有3.35 mm x 2.5 mm x 1.0 mm，具備68dB的信噪比和130dB SPL的AOP，它的功耗最低，CF-Low Frequency Cutoff Point也是最低，低頻可以支持到10Hz。