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意法半导体(ST)与Usound合作研制音质极佳的MEMS(微机电系统)致动器

2017-03-06
类别:业界动态
eye 262
文章创建人 拍明


横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)和快速成长的音频创新公司Usound联合宣布,合作推广、制造世界首个面向便携设备智能音频系统的微型压电式MEMS (微机电系统)致动器。


Usound微型扬声器专利技术旨在于替换当前最常用的平衡衔铁扬声器和手机电动式受话器。这些致动器(actuator)采用意法半导体的市场领先的薄膜压电(TFP)制造技术,将提高智能耳戴式终端和手机的扩展性和成本效益,同时保证更低的功耗和热耗散,而且不会影响音质。


意法半导体公司副总裁兼MEMS微致动器产品部总经理Anton Hofmeister表示:“Usound 的技术和压电式MEMS致动器将会让便携设备具有半导体的可靠性、制造效率,当然还有对消费者最重要的——更好的音质。意法半导体是世界最大的消费电子和移动设备传感器厂商,这项合作让我们在扩大MEMS产品组合上又迈出一步,利用我们高价值的致动技术打进大量的技术门槛很高的市场。”


Usound首席执行官Ferruccio Bottoni表示:“半导体技术和MEMS研发能力极强的意法半导体是把这项前所未有的扬声器技术推向市场的理想合作伙伴。与标准扬声器相比,压电式MEMS扬声器尺寸纤薄,机械精密度达到空前水平,提高了声音还原保真度和设备可靠性。作为同类首款产品,我们的MEMS “Moon”扬声器瞄准耳机应用,为音频市场带来一款性价比极高的智能耳戴终端。”


两家企业预计压电式MEMS致动器将在今年三季度投产,采用这款产品的消费电子产品将于年底上市。


微机电系统

微机电系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System),也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等,是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的,融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS是一项革命性的新技术,广泛应用于高新技术产业,是一项关系到国家的科技发展、经济繁荣和国防安全的关键技术。

MEMS侧重于超精密机械加工,涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理、化学、机械学的各分支。

MEMS是一个独立的智能系统,可大批量生产,其系统尺寸在几毫米乃至更小,其内部结构一般在微米甚至纳米量级。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。


微机电系统主要分类

传感

传感MEMS技术是指用微电子微机械加工出来的、用敏感元件如电容、压电、压阻、热电耦、谐振、隧道电流等来感受转换电信号的器件和系统。它包括速度、压力、湿度、加速度、气体、磁、光、声、生物、化学等各种传感器,按种类分主要有:面阵触觉传感器、谐振力敏感传感器、微型加速度传感器、真空微电子传感器等。传感器的发展方向是阵列化、集成化、智能化。由于传感器是人类探索自然界的触角,是各种自动化装置的神经元,且应用领域广泛,未来将备受世界各国的重视。

生物

生物MEMS技术是用MEMS技术制造的化学/生物微型分析和检测芯片或仪器,有一种在衬底上制造出的微型驱动泵、微控制阀、通道网络、样品处理器、混合池、计量、增扩器、反应器、分离器以及检测器等元器件并集成为多功能芯片。可以实现样品的进样、稀释、加试剂、混合、增扩、反应、分离、检测和后处理等分析全过程。它把传统的分析实验室功能微缩在一个芯片上。生物MEMS系统具有微型化、集成化、智能化、成本低的特点。功能上有获取信息量大、分析效率高、系统与外部连接少、实时通信、连续检测的特点。国际上生物MEMS的研究已成为热点,不久将为生物、化学分析系统带来一场重大的革新。



微机电系统元件



光学

随着信息技术、光通信技术的迅猛发展,MEMS发展的又一领域是与光学相结合,即综合微电子、微机械、光电子技术等基础技术,开发新型光器件,称为微光机电系统(MOEMS)。它能把各种MEMS结构件与微光学器件、光波导器件、半导体激光器件、光电检测器件等完整地集成在一起。形成一种全新的功能系统。MOEMS具有体积小、成本低、可批量生产、可精确驱动和控制等特点。较成功的应用科学研究主要集中在两个方面:

一是基于MOEMS的新型显示、投影设备,主要研究如何通过反射面的物理运动来进行光的空间调制,典型代表为数字微镜阵列芯片和光栅光阀:二是通信系统,主要研究通过微镜的物理运动来控制光路发生预期的改变,较成功的有光开关调制器、光滤波器及复用器等光通信器件。MOEMS是综合性和学科交叉性很强的高新技术,开展这个领域的科学技术研究,可以带动大量的新概念的功能器件开发。

射频

射频MEMS技术传统上分为固定的和可动的两类。固定的MEMS器件包括本体微机械加工传输线、滤波器和耦合器,可动的MEMS器件包括开关、调谐器和可变电容。按技术层面又分为由微机械开关、可变电容器和电感谐振器组成的基本器件层面;由移相器、滤波器和VCO等组成的组件层面;由单片接收机、变波束雷达、相控阵雷达天线组成的应用系统层面。

随着时间的推移和技术的逐步发展,MEMS所包含的内容正在不断增加,并变得更加丰富。世界著名信息技术期刊《IEEE论文集》在1998年的MEMS专辑中将MEMS的内容归纳为:集成传感器、微执行器和微系统。人们还把微机械、微结构、灵巧传感器和智能传感器归入MEMS范畴。制作MEMS的技术包括微电子技术和微加工技术两大部分。微电子技术的主要内容有:氧化层生长、光刻掩膜制作、光刻选择掺杂(屏蔽扩散、离子注入)、薄膜(层)生长、连线制作等。微加工技术的主要内容有:硅表面微加工和硅体微加工(各向异性腐蚀、牺牲层)技术、晶片键合技术、制作高深宽比结构的LIGA技术等。利用微电子技术可制造集成电路和许多传感器。微加工技术很适合于制作某些压力传感器、加速度传感器、微泵、微阀、微沟槽、微反应室、微执行器、微机械等,这就能充分发挥微电子技术的优势,利用MEMS技术大批量、低成本地制造高可靠性的微小卫星。

MEMS技术是一个新兴技术领域,主要属于微米技术范畴。MEMS技术的发展已经历了10多年时间,大都基于现有技术,用由大到小的技术途径制作出来的,发展了一批新的集成器件,大大提高了器件的功能和效率,已显示出了巨大的生命力。MEMS技术的发展有可能会像微电子一样,对科学技术和人类生活产生革命性的影响,尤其对微小卫星的发展影响更加深远,必将为大批量生产低成本高可靠性的微小卫星打开大门。


意法半导体介绍

意法半导体(ST)集团于1988年6月成立,是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。1998年5月,SGS-THOMSON Microelectronics将公司名称改为意法半导体有限公司。意法半导体是世界最大的半导体公司之一,2006年全年收入98.5亿美元,2007年前半年公司收入46.9亿美元。

意法半导体


意法半导体专用产品

片上系统

专用产品系列中最复杂的就是SoC器件,该器件在单个芯片上集成了完整的系统。很多情况下,这意味着整个应用的集成,也就是说器件整合了除存储器、无源元件与显示器等无需集成的组件外的所有电子电路。然而,通常在单个芯片上集成整个系统并不是最经济的解决方案,因此SoC这个术语也用于指那些集成了大部分系统的芯片。

SoC技术拓展了半导体行业在一个给定的硅片上持续增加晶体管数目的能力。然而它还涉及很多其他因素,包括系统知识、软件技术、架构创新、设计、验证、调试及测试方法。随着半导体器件在电子设备中的普及其对设备性能、价格、开发时间的重要影响,设备制造商对半导体供应商提供的完整平台解决方案的依赖性也越来越高。如今,半导体供应商可以给客户提供完整地解决方案,包括定制的参考设计、完整的软件包(含有底层驱动软件、嵌入式操作系统以及中间件和应用软件)。

很多SoC产品仅使用CMOS技术就可以制造,但完整的SoC制造技术要求具有将COMS、bipolar、非易失性存储器、功率DMOS及微型机电系统(MEMS)之类的基础技术整合到面向系统的技术(这种技术整合了两种或更多的基础技术)中的能力。多年来,意法半导体一直是开发与采用这些面向系统的技术领域的全球领导者。

SoC器件通常集成一个或多个处理器核,意法半导体为客户提供了世界上最广泛的处理器核,包括主要用于无线与汽车应用的基于32位高性能ARM和基于PowerPC的产品。意法半导体在处理器核技术上采用了开放式方法,旨在为客户提供最合适的处理器核,而不论它是专利的、联合开发的或是第三方授权的。

定制芯片

定制与半定制IC都是为特殊用户而设计的,但它们的设计与制造方法不同。半定制芯片是包含了一系列电路单元的通用芯片,这些单元能够以多种方式实现互连,从而实现想要的功能。而定制芯片则是从零开始设计的。一些客户更喜欢设计自己的芯片(特别是包含了珍贵的IP的芯片)并根据成本、产能分配及先前的业务关系等标准,与芯片制造商达成契约制造。而其他一些客户则更愿意与芯片供应商就设计和制造这两方面达成协议,因此,这儿存在着一系列中间关系。

意法半导体提供了一系列利用世界级制造机械、无与伦比的半导体工艺技术,广泛而深入的IP系列和领先的设计方法的定制与半定制服务。这些成功案例就是采用复杂芯片,推动了大型项目,如美国的XM数字卫星无线电服务与为电子行业的各部分的战略伙伴而提供的领先的解决方案。

标准产品

ASSP(专用标准产品)是为在特殊应用中使用而设计的集成电路。实例包括数字机顶盒芯片、CMOS成像IC、电机控制电路与无线应用处理器。与为单用户的特殊应用而设计的定制IC不同,ASSP是为众多用户通用的特殊应用而设计的。很多ASSP是在与特殊客户密切合作的基础上开发出来的,即使相应器件可能会在开放市场上提供。通过以这种方式与客户合作,意法半导体能够保证其开发的产品与技术能很好地与不断变化的工业需求相匹配。

意法半导体的产品系列包括多种类型的ASSP,针对无线通信与网络、数字消费类、电脑外设、汽车、工业及智能卡等的主要增长业务应用进行了优化。通过提供芯片组与完整的参考平台、公认的软件包与开发套件,公司使得其用户能够快速而经济地开发并区分其产品。

意法半导体的ASSP,包括从移动成像到多媒体处理,再到功率管理和手提式及网络连接的各种应用,满足了广泛的电信应用需求。公司提供了用于广泛的数字消费类应用的元器件,特别侧重于机顶盒、数字电视与数码相机等应用。

在电脑外设领域中,意法半导体主要集中在数据存储、打印、可视显示器、PC主板的电源管理和电源。广泛的意法半导体ASSP功率/复杂的数字汽车系统,如引擎控制、汽车安全设备、车门模块及车载信息娱乐系统等。公司还提供用于工厂自动化系统的工业IC、用于照明和电池充电的芯片、或电源器件以及用于高级智能卡应用的芯片。

微控制器

意法半导体的微控制器提供了各类应用,从那些首先要求成本最低的应用到需要强大实时性能与高级语言支持的应用。意法半导体全面的产品系列包含了功能强大的带有标准通信接口的8位通用闪存微控制器,如USB、CAN、LIN、UART、I2C及SPI;专用8位微控制器,可用于无刷电机控制、低噪音模块转换器(LNB)、智能卡读卡器、USB接口的闪存驱动器和可编程系统存储器(PSM),此存储器在单芯片上集成了存储器,微控制器和可编程逻辑单元;16位的工控标准器件和基于高性能32位ARM内核的闪存控制器,具有卓越的低功耗特性及高级通信外设(包括以太网、USB与CAN)。

意法半导体专用的微控制器解决方案有助于加速新兴的低数据率无线网络的开发,如实时定位系统(RTLS)和用于远程监视和控制的Zigbee平台。

安全IC

意法半导体为智能卡和委托产品应用领域,连同广泛的高速产品系列、可共同使用的片上操作系统(SoC)解决方案提供了完整的安全微控制器和存储器。产品用于各类智能卡应用,从最简单的电话卡到要求最严格的SIM与Pay-TV卡。安全性一直是意法半导体的一项专门技术,多项正式的安全证明、标准化的成员资格、意法半导体安全IC产品在许多领域(包括银行、IT安全性、电子政府、公共运输和移动通信)的成功应用有力的证明了这一点。

存储器

虽然众多存储器产品是标准产品,但意法半导体利用其在非易失性存储器技术领域的优势及其与领先用户间稳固的关系,开发出了各种专用EEPROM和闪存。与领先的OEM合作,意法半导体开发出了针对手机、汽车引擎控制、PC BIOS、机顶盒与硬盘驱动器之类的特殊应用进行了优化的创新产品。

分立器件

ASD产品基于在硅片晶元的顶端与底端实现的垂直或水平双极型架构。ASD™ 技术使得意法半导体能为市场带来各类产品,这些产品可处理大双向电流、保持高电压,并可在单芯片中集成各类分立元件。ASD技术是通用保护元器件、ESD保护器件、EMI滤波器与具有内置过压保护的AC开关的理想解决方案。随着近期工艺的升级,ASD技术允许在单芯片中集成多个分立元器件和无源元件(如电阻、电容与电感),从而产生了IPAD系列(集成无源与有源器件)。ASD的主要应用领域是无线与固定线路通信、家电、PC及外设。



【相关新闻】微型扬声器开发商Usound新获1200万欧元投资,即将进入市场


奥地利微型扬声器先锋企业USound获得了一项1200万欧元的成长投资。牵头的投资者是总部位于格拉茨的奥地利风险资本投资公司eQventure。ARM公司创始人赫尔曼-豪瑟 (Hermann Hauser) 亦受eQventure邀请,加盟成为USound的天使投资人。此次投资可以称得上是奥地利初创企业这些年来进行的最大一轮融资。

公司人员倍增

新的资本将帮助加快 USound 组织发展和聘请更多员工。USound 首席执行官费鲁乔-博托尼 (Ferruccio Bottoni) 对此解释说:“多家著名硬件生产商已经表示对我们的产品感兴趣。首批客户订单已经确定下来。我们现在优先考虑的问题是进行批量生产,为了实现这一目标,我们计划将我们的工作人员从约30位工程师增加到近50位。”

全世界最小的扬声器

在一个持续了好几年的项目中,USound 开发出了全世界最小的扬声器。这款产品如今已经准备好进入市场,并且获得了众多专利的保护。这一首款数字版微型扬声器以创新性 MEMS(微电子机械系统)技术为基础,支持达到极致的小型化和以最高水平进行节能。USound 的创始人们相信,这款微型扬声器能够被部署于各种各样的应用之上。博托尼表示:“耳机只是一个开始,我们的产品将会影响生活的方方面面,它能够支持音频智能系统以新的方式被安装于便携式设备之上。”

博托尼总结说:“在新增资本的支持下,我们能够迅速开始大规模生产。”

赫尔曼-豪瑟通过eQventure投资USound

此次 USound 融资由 eQventure 牵头,eQventure 将在企业发展和全球业务网络上面为 USound 提供支持。正是由于 eQventure 的竭力争取,赫尔曼-豪瑟才最终成为 eQventure 的投资人。作为企业家、风险资本投资人和ARM公司创始人,豪瑟为USound提供了资金和战略性的行业经验。这项投资之所以能吸引豪瑟要归因于多个方面。豪瑟对此表示:“USound 由卓越的管理团队进行领导,他们在微系统上面富有经验和具有令人印象深刻的良好业绩记录。我确信,USound 很快将能引领十亿美元量级的微型扬声器市场进入数字时代。”



责任编辑:Davia

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