由于人口老齡化和聽力喪失人群的明顯增加，助聽器市場不斷增長，但其顯眼的外形和很短的電池壽命讓許多人失去興趣。隨著聽力喪失現象變得更加常見，人們將尋求更加小巧、更有效、更高品質的助聽器。助聽器信號鏈的前端是麥克風，它檢測語音和其他環境噪聲。因此，改善音頻捕捉可以提高信號鏈整體的性能并降低功耗。

　　麥克風是把聲學信號轉換為電信號以供助聽器音頻信號鏈處理的傳感器。有許多技術可用于這種聲電轉換，但電容麥克風是其中尺寸最小、精度最高的一類麥克風。電容麥克風中的薄膜隨著聲學信號而運動，這種運動引起電容變化，進而產生電信號。

　　駐極體電容麥克風（ECM）是助聽器中使用最廣泛的技術。ECM采用可變電容，其一個板由具有永久電荷的材料制成。 ECM在當今助聽行業聲名顯赫，但這些設備背后的技術自1960年代以來并無多大變化。其性能、可重復性以及相對于溫度和其他環境條件的穩定性不是非常好。助聽器以及其他注重高性能和一致性的應用，為新型麥克風技術的發展創造了機會。新技術應當能改善上述缺點，讓制造商生產出更高質量、更加可靠的設備。

　　微機電系統（MEMS）技術是電容麥克風變革的中堅力量。MEMS麥克風利用了過去數十年來硅技術的巨大進步，包括超小型制造結構、出色的穩定性和可重復性、低功耗，所有這些都已成為硅工業不折不扣的要求。迄今為止，MEMS麥克風的功耗和噪聲水平還是相當高，不宜用于助聽器，但滿足這兩項關鍵要求的新器件已經出現，正在掀起助聽器麥克風的下一波創新浪潮。

　　MEMS麥克風工作原理

　　像ECM一樣，MEMS麥克風也是電容麥克風。MEMS麥克風包含一個靈活懸浮的薄膜，它可在一個固定背板之上自由移動，所有元件均在一個硅晶圓上制造。該結構形成一個可變電容，固定電荷施加于薄膜與背板之間。傳入的聲壓波通過背板中的孔，引起薄膜運動，其運動量與壓縮和稀疏波的幅度成比例。這種運動改變薄膜與背板之間的距離，進而改變電容，如圖1所示。在電荷恒定的情況下，此電容變化轉換為電信號。

　　圖1. MEMS麥克風的電容隨聲波的幅度而變化

　　在硅晶圓上制造麥克風傳感器元件的工藝與其他集成電路（IC）的制造工藝相似。與ECM制造技術不同，硅制造工藝非常精密且高度可重復。一個晶圓上制造的所有MEMS麥克風元件都具有相同的性能，不僅如此，而且在該產品的多年生命周期中，不同晶圓上的每一個元件也都具有相同的性能。

　　硅制造是在嚴格控制的環境中，利用一系列沉積和蝕刻工藝，產生金屬和多晶硅的形狀集合以形成MEMS麥克風。生產 MEMS麥克風涉及到的幾何結構是微米（μm）級。聲波所經過的背板中的孔直徑可以小于10 μm，薄膜厚度可以是1 μm左右。薄膜與背板之間的間隙僅有數微米。圖2所示為典型MEMS麥克風傳感器元件的SEM圖像，從頂部（薄膜）觀看。圖3所示為該麥克風元件中部的截面圖。在該設計中，聲波通過元件底部的空腔進入麥克風，并穿過背板孔以激勵薄膜。

　　圖2. MEMS麥克風的SEM圖像

　　圖3. MEMS麥克風的橫截面

　　由于幾何結構在制造工藝中受到嚴格控制，因此不同麥克風的實測性能具有高度可重復性。利用MEMS技術構建麥克風的另一個優勢是薄膜極小，因此其質量非常小，相比于薄膜質量大得多的ECM，MEMS麥克風不易受振動影響。