當你拿起手機「喂喂喂」時,是手機中如鈕釦大小的電容式麥克風,為你傳遞聲音給朋友,但這項零組件的生態已經悄悄有了改變。比小指甲還小還薄的微機電式麥克風(MEMS MIC),未來可能以每年5%至10%的成長速度,取代傳統的電容式麥克風。
組裝成本大減
全球有許多電聲業者投入MEMS麥克風的研究開發,位於台中工業區中的美律實業,也加入這個新技術革命的行列。美律董事長廖祿立驕傲地說,美律的MEMS麥克風已經可向客戶送樣,有機會成為全球第三家生產MEMS麥克風的業者,改變未來手機電聲零件的製程。
美律是廖祿立和副董事長魏文傑在1975年拿150萬元成立的公司,從「優美的旋律」取意命名,一開始就是國內超薄型小型揚聲器及動圈式受話器的領導廠商,再由動圈式進入電容式技術,30年後,持續朝向微機電式的道路邁進。
微機電式電聲零件的概念,從21世紀初期就已經進入台灣,工研院材料所在2003年主導多家業者成立「電子微機電零組件應用促進聯誼會」,電子所在2005年底再集合美律、亞太優勢、探微、日月光、菱生、矽品等20多家業者,成立「微電聲產業聯盟」,逐漸打破半導體、電聲元件等不同領域的藩籬,打下美律開發MEMS麥克風的基礎。
以往動圈式產品必須有線圈、振動膜、永久磁鐵三部分,聲音透過振動膜帶動線圈在磁場中移動,線圈因而產生電流;電容式產品則省去線圈和磁鐵,透過電容兩片隔板間距離的改變產生電壓變化,體積可比動圈式縮小;微機電式則改為IC製程,將振膜與背極板集成在矽晶面板上,體積極小又可耐高溫,可以送進SMT生產線焊接,組裝成本大大減少。
砸下重金研發
廖祿立說,MEMS技術必須結合IC設計、電聲技術、晶圓製造與封測等不同領域的知識,振膜鑲嵌在硬板上,還是要能隨聲波振動,開發時也要迴避其他業者的專利,解決電磁波干擾的問題,一層層克服許多技術的門檻。
他說,目前第一代產品已經可以做到和最小的電容式麥克風大小相當,未來還希望朝向系統單晶片(SoC)發展,盡量把放大電路IC、數位訊號處理(DSP)晶片也都整合為一。
對美律來說,只要是新鮮的技術,一定要嘗試看看,廖祿立說,美律會從技術、市場和經濟效益與人力可行性加以評估,除非新技術會傷根本,否則一定要試試看!至於傷根本的定義為何,廖祿立笑笑說,「幾千萬元都可以承受!」
經驗創造驚豔
在這種心態下,美律30年來當然也有不少「錯誤」的經驗。廖祿立說,以前曾經做出像紙一樣薄的壓電薄膜揚聲器,大家都很興奮,但若應用在通信系統上,頻段不合就無法微調,難以轉換高低各異的人聲,也考慮過要和海報結合,變成可以說話的海報,最後因價格因素而放棄了。
廖祿立也深刻體認,技術和需求潮流趨勢緊密結合,就可以源源不絕累積經驗,創造「驚豔」。將聲音轉化為電流而傳遞千里的電聲零件,看似傳統卻是許多消費性電子產品的基礎,對講機、電腦、電話、電視都用得到,將技術打深之後,便能蘊含無限的商機和可能性。
廖祿立笑說,其實要讓零件發出聲音並不難,難的是精度與準度,雖然可以用軟體來分析,但聲音的感受在個人,多多少少有一些藝術成分在裡面,能充分將電流與聲音結合,除了基礎的學術認識外,「動手摸非常重要」,就像不同樂器,一樣的音高也會有不同的音色,沒有親自體會是無法瞭解的。對美律來說,核心技術就像是包覆種子的果核一樣,最裡面的種子是電聲技術能力,環繞種子、給予種子養分的果核則是軟體能力、精密模具、自動化能力等,美律有些機器設備還是自行設計與生產的呢。
新聞辭典》微機電系統
(Microelectromechani-cal System,或簡稱MEMS):透過半導體製程來製造微小的機械元件,可以將機械結構和電子線路整合,容易量產所以成本降低、品質統一,還可縮小成品的尺寸同時增高精度,可應用微小的感測器與致動器上,例如生化感測器、噴墨印表機噴頭等。
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