超10亿美元MEMS麦克风市场！国产芯片不断突破信噪比，AI成为发展驱动力

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）随着消费电子市场的恢复，汽车、工业、通讯等领域对MEMS的需求不断增加，一改MEMS行业在2023年出现行业规模下滑的局面。根据市场调研机构 Yole Development 的研究预测， 2023 年全球 MEMS 行业市场规模为146 亿美元，预计到2029年将增长至 200 亿美元，复合增长率（CAGR）达 5%，在主要应用市场中，通讯领域的复合增长率高达 25%。
 
MEMS可以分为MEMS执行器、MEMS传感器，其中MEMS传感器又包括惯性传感器、压力传感器、声学传感器、环境传感器、光学传感器等。 Yole 认为到2028年，MEMS麦克风将成为一个超过10亿美元的细分领域，预计该市场将达到14.36亿美元。

在国内市场，随着物联网、智能家居、工业4.0等新技术的发展，MEMS麦克风的应用范围还将进一步扩大，市场对高性能麦克风的需求将持续增长。
 
 
MEMS厂商业绩向好，士兰微H1 MEMS传感器出货量增长8%

赛微电子是业内知名的拥有MEMS代工的企业，士兰微、瑞声科技是业内知名的MEMS传感器企业，从上述企业今年上半年的业绩也可以看出MEMS市场的市场需求情况。
 
赛微电子上半年实现营业收入5.51亿元，同比增长38.91%。士兰微上半年 MEMS传感器产品的营业收入为 1.15 亿元，出货量较去年同期增长约8%。瑞声科技在今年上半年持续推广自研高性能MEMS麦克风，安卓端中高价值量产品出货量占比同比提升约15%至60%以上。
 
对于业绩的变化，赛微电子提到，随着物联网生态系统的逐步发展落地、MEMS 终端设备的广泛拓展应用、MEMS 产业专业化分工趋势的不断演进，源自通讯、生物医疗、工业汽车、消费电子等领域的 MEMS 芯片工艺开发及晶圆制造需求不断增长。赛微微电的北京8英寸MEMS国际代工线已建成运营，将为其持续贡献营收。该产线已经实现了硅麦克风、BAW 滤波器、微振镜、超高频器件的量产。
 
尽管赛微电子上半年出现净利润亏损，但MEMS业务持续增长，且毛利率保持增长，未来通过技术创新和市场拓展是实现扭亏为盈的关键。在毛利率方面，公司 MEMS 业务的综合毛利率为 35.60%，其中 MEMS 晶圆制造毛利率为 34.57%，较上年同期上升2%，MEMS 工艺开发毛利率为 37.55%，较上年同期上升2.34%。
 
 
高信噪比成为关键发展方向

MEMS麦克风的技术迭代是其企业提供市场竞争优势的关键。与此同时，智能手机、智能穿戴设备等消费类电子产品、汽车电子、通讯行业对MEMS麦克风的性能要求越来越高，从而带动其技术迭代，这主要表现在以下三大方面：
 
一是提升性能需求，包括提升信噪比和动态范围，灵敏度和带宽。二是在进行小型化、集成化发展的同时，还要保证低功耗的特点。三是需要提升抗干扰能力。四是材料和制造工艺进步，推动产品性能的提升。
 
在工艺方面，电子发烧友网了解到华润微正在研发采用异构集成的混合键合技术制造高端硅麦器件产品。在今年上半年，已经产出三层双背板器件 demo；完成三层双振膜器件工程光片键合验证、键合前单项工艺开发及整合；四层双振膜双背板器件结构设计完成。未来产品将用于智能手机、智能音响设备、医疗设备，智能汽车与智能交通等新的应用领域。
 
在信噪比方面，英飞凌最早采用了双背板技术（DBP），提高了MEMS麦克风灵敏度，将其信噪比提高到70dB。到了2019年又推出了采用双膜技术的MEMS麦克风，信噪比进一步提高至75dB。
 
 

英飞凌DBP MEMS技术（图源：英飞凌）

 
信噪比是描述麦克风性能的关键参数之一，它直接影响着麦克风捕捉声音的质量和准确性。来自英飞凌的研究数据显示，75dB 信噪比的MEMS 麦克风，捕获的音频比标准麦克风好 40%。也就是说，信噪比的提升对于提高语音识别的准确性至关重要，这也为MEMS麦克风在语音交互的应用打下技术基础。
 
国内芯片厂商也在不断升级MEMS技术，瑞声科技于2020年宣布实现了70dB高信噪比MEMS麦克风的量产，如今瑞声科技MEMS麦克风信噪比从63dB覆盖至70dB不等，对应不同需求。其骨传导麦克风的信噪比可以做到76dB。
 
作为MEMS的知名代工企业，芯联集成也推出了覆盖58dB~72d信噪比的麦克风 MEMS 工艺技术，可以用于高端手机、TWS耳机、消费类电子以及车载麦克风等应用。据了解芯联集成的麦克风 MEMS 工艺技术平台丰富，涵盖单背级，双背级，密闭双振膜麦克风技术平台，公司掌握了高精度应力控制技术、密闭双振膜封口技术、 超薄晶圆handle 技术、无粘连释放技术。官方表示，公司的工艺已经达到国际领先水平。
 
 
AI语音交互驱动 MEMS技术迭代

正如上文提到，信噪比的提升对于AI语音交互有着关键作用。此外，AI语音交互对MEMS麦克风的性能需求还包括高灵敏度、强化的降噪能力、支持复杂的麦克风阵列技术等。市场对AI功能的需求越来越多，这也正是MEMS需要持续迭代的关键。
 
SAR Insight & Consulting发布的《语音助手平台预测》显示，预计到2028年，带集成语音助手的设备的市场总销量将增至每年30亿台，复合年增长率达5%。可以看到，当前包括智能手机、可穿戴设备、智能音箱、运动相机、电视遥控器等产品都加入了AI功能。
 
歌尔股份同样认可AI技术为MEMS行业带来的机会，歌尔股份在今年上半年的财报中表示，AI 技术在消费电子硬件产品端侧的落地，有望为声学传感器、精密光学器件等精密零组件产品带来更广阔的市场需求，同时为智能眼镜、AR 增强现实等新兴智能硬件产品带来快速发展的新机遇。面对市场需求，歌尔股份的声学传感器的升级可能逐渐从 高端产品向中低端推广，从手机、平板等产品向其他 IoT 硬件推广。
 
在AI语音交互需求的驱动下，楼氏电子推出了SiSonic™高性能的硅麦克风SPK81AOLR5H-1。根据介绍，SPK81AOLR5H-1的信噪比为70dB以上，还具备高动态范围，支持多麦克风系统，提升了音频捕捉的准确性和质量，可用于多模态AI交互。
 
电子发烧友网了解到，楼氏电子的SPK81AOLR5H-1已经用于智能手机vivo X100 Ultra。vivo将其称为“录音棚级高性能麦”，采用了在演唱会现场做到了乐器声还原，采用了多颗SiSonic™麦克风加算法形成指向性，做到了声音变焦。
 
在2022年的CES上，TDK展示了一款带有声学活动检测 (AAD) 功能的数字麦克风T5838。今年7月份，TDK再推出新品T5848，不仅带有ADD功能，还带有 I²S 接口，具备更低功耗，信噪比为 68 dBA，AOP 为 133 dB SPL。
 
TDK的T5848 和T5838支持边缘和生成式人工智能系统，适用于AR/VR智能眼镜、智能音箱和TWS耳机等产品。其ADD功能监控声学环境，可以在检测到活动时唤醒 SoC 或应用处理器，始终关注AR/VR智能眼镜设备的状态，以便随时进行交互。
 
更为重要的，ADD功能也是产品保持低功耗特性的关键。1.8V 电压下的功耗仅为330 µA，低功耗模式的功耗为130μA。
 
不可否认，MEMS麦克风技术和产品的更新迭代将持续为下游市场注入新的活力。上游企业持续对其信噪比、灵敏度、低功耗等关键性能进行迭代，同时也为人机交互提供了更加丰富和高效的解决方案。MEMS产业链上的企业也将受益于这个持续发展的细分市场。