微訪談：英飛凌傳感器產(chǎn)品線高級(jí)總監(jiān)Roland Helm博士

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，語音個(gè)人助理（VPA），例如蘋果（Apple）的Siri、亞馬遜（Amazon）的Alexa和谷歌（Google）的Google Assistant，走入大眾日常生活之中，正在將音頻技術(shù)融入創(chuàng)新智能系統(tǒng)。這些系統(tǒng)采用語音個(gè)人助理作為新的人機(jī)交互界面，智能音箱和真無線立體聲（TWS）耳機(jī)就是最明顯的兩個(gè)例子。在過去兩年里，智能音箱和TWS耳機(jī)市場(chǎng)均以令人瞠目的速度迅速增長(zhǎng)。

得益于新系統(tǒng)中音頻功能的滲透，MEMS麥克風(fēng)、微型揚(yáng)聲器和音頻集成電路（IC）市場(chǎng)將從2018年的141億美元增長(zhǎng)到2024年的208億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為6.6%。在Yole最新發(fā)布的報(bào)告《MEMS麥克風(fēng)、微型揚(yáng)聲器和音頻解決方案-2019版》中提到，在音頻市場(chǎng)中，2024年MEMS麥克風(fēng)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到16億美元。

為了深入了解音頻市場(chǎng)及其新技術(shù)，Yole的MEMS市場(chǎng)與技術(shù)分析師Alexis Debray、Dimitrios Damianos采訪了英飛凌傳感器產(chǎn)品線高級(jí)總監(jiān)、MEMS麥克風(fēng)芯片行業(yè)主要領(lǐng)導(dǎo)人之一Roland Helm博士。

Alexis Debray（以下簡(jiǎn)稱：AD）：英飛凌是全球MEMS麥克風(fēng)芯片制造領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。您能否簡(jiǎn)要介紹英飛凌的業(yè)務(wù)？您主要擔(dān)任什么職位？

Roland Helm（以下簡(jiǎn)稱：RH）：英飛凌正在開發(fā)和制造MEMS麥克風(fēng)成品、MEMS麥克風(fēng)裸芯片和用于MEMS麥克風(fēng)的專用集成電路（ASIC）。

我們的MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)品組合非常豐富，包括針對(duì)專用高質(zhì)量音頻需求，成本優(yōu)化的語音拾取等。該產(chǎn)品組合專門針對(duì)智能手機(jī)、TWS藍(lán)牙耳機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、筆記本電腦、平板電腦以及語音控制設(shè)備等應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

MEMS麥克風(fēng)是我們眾多傳感器產(chǎn)品組合的一員。英飛凌的傳感器業(yè)務(wù)還包括汽車類傳感器、基于飛行時(shí)間（ToF）原理的3D傳感器、雷達(dá)或超聲波傳感器、壓力傳感器、光學(xué)傳感器和環(huán)境傳感器。

我擔(dān)任英飛凌傳感器產(chǎn)品線高級(jí)總監(jiān)，負(fù)責(zé)MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器、光學(xué)傳感器和環(huán)境傳感器等消費(fèi)類產(chǎn)品業(yè)務(wù)。

Dimitrios Damianos（以下簡(jiǎn)稱：DD）：MEMS麥克風(fēng)業(yè)務(wù)具有特殊性：利潤(rùn)低、年出貨量大。我們觀察到這個(gè)行業(yè)即將發(fā)生改變。您對(duì)壓電式MEMS麥克風(fēng)和光學(xué)麥克風(fēng)等有什么看法？是否有硬件和軟件的差異出現(xiàn)？英飛凌將如何從競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出？

RH：我們正在加大對(duì)MEMS技術(shù)的研發(fā)投入。我們也正在與研究組織和初創(chuàng)公司合作，進(jìn)行一些技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目。目前我們看到了電容式傳感原理的優(yōu)勢(shì)?？紤]到信噪比（SNR）、動(dòng)態(tài)范圍、魯棒性或電流損耗，壓電式MEMS麥克風(fēng)的提案仍未確定是最優(yōu)選擇。諸如光學(xué)麥克風(fēng)的其它技術(shù)可能在利基應(yīng)用（例如嘈雜的環(huán)境）展示出優(yōu)勢(shì)。

在MEMS麥克風(fēng)行業(yè)中，英飛凌的產(chǎn)品以高性能和低成本著稱。我們的高性能MEMS麥克風(fēng)是第三代全新開發(fā)的技術(shù)，可不斷降低噪聲。在成本方面，我們的技術(shù)能夠減少制造層數(shù)、減小芯片尺寸，從而實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比。在ASIC方面，我們以最低的電流損耗獲得最佳的聲學(xué)性能，從而提供具有特定差分功率和工作性能模式的模擬接口或數(shù)字接口。

在軟件和算法方面，我們已經(jīng)看到并實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，特別是與人工智能（AI）、機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）有關(guān)的發(fā)展。通過軟件可以在短期內(nèi)改善聲學(xué)系統(tǒng)性能，但是長(zhǎng)期來看，更好的軟件需要硬件改進(jìn)才能實(shí)現(xiàn)更好的信號(hào)輸入。

AD：從傳統(tǒng)意義上的MEMS麥克風(fēng)裸芯片和ASIC銷售開始，英飛凌也轉(zhuǎn)向提供完整的MEMS麥克風(fēng)解決方案。英飛凌的業(yè)務(wù)模式會(huì)從MEMS麥克風(fēng)制造商，轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃?、封裝、測(cè)試和銷售的垂直整合廠商嗎？

RH：為推動(dòng)創(chuàng)新，英飛凌除了提供現(xiàn)有MEMS麥克風(fēng)裸芯片以外，還提供最佳性能的MEMS麥克風(fēng)成品。英飛凌仍保留現(xiàn)有的業(yè)務(wù)模式，保證客戶的MEMS麥克風(fēng)裸芯片供應(yīng)。此外，現(xiàn)在英飛凌還提供最佳聲學(xué)性能MEMS麥克風(fēng)成品。

為了進(jìn)一步減小封裝尺寸，將MEMS麥克風(fēng)的聲學(xué)性能提高到物理極限，需要以MEMS和ASIC作為整體開發(fā)，才能構(gòu)建成功的MEMS麥克風(fēng)成品。對(duì)極低噪聲水平的測(cè)試正成為日益嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。英飛凌也在推動(dòng)這方面的創(chuàng)新。

通過提供英飛凌自有的MEMS麥克風(fēng)成品，我們還拉近了與創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)客戶的關(guān)系，通過這種方式，我們可以更好地協(xié)作，以確保改善聲學(xué)系統(tǒng)性能，并確保編解碼器、算法與麥克風(fēng)性能的提升同步進(jìn)行。

DD：英飛凌的雙背板技術(shù)（DBP）賦予了MEMS麥克風(fēng)超高的靈敏度，信噪比可達(dá)到70dB。英飛凌已經(jīng)宣布將在2019年底推出采用雙膜技術(shù)的MEMS麥克風(fēng)，信噪比提高到75dB。請(qǐng)介紹哪些市場(chǎng)和應(yīng)用需要這么高靈敏度的MEMS麥克風(fēng)？銷售價(jià)格如何？

RH：盡管雙背板技術(shù)定義了一種真正不同的MEMS系統(tǒng)，并具有出色的動(dòng)態(tài)范圍，但是由于背板與外界的連通會(huì)引起內(nèi)部噪聲，成為噪聲主要來源。借助下一代密封雙膜（SDM）技術(shù)，我們將利用真正不同的方法來實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍，并消除雙背板技術(shù)帶來的噪聲源。小型模擬接口模組的信噪比將達(dá)到75dB（A）。

所有需要高信噪比、極低外界噪音的應(yīng)用都對(duì)我們的SDM技術(shù)翹首以盼。需求最旺盛的應(yīng)用有具有主動(dòng)降噪（ANC）功能的頭戴式耳機(jī)，用于電話會(huì)議的筆記本電腦，用于智能手機(jī)視頻的高質(zhì)量壓縮音頻以及所有高質(zhì)量音頻系統(tǒng)。

對(duì)于高端產(chǎn)品，增加芯片面積和制造層數(shù)，成本會(huì)增加，銷售價(jià)格也相應(yīng)提高。對(duì)于中低端產(chǎn)品，我們將繼續(xù)改進(jìn)技術(shù)，在保證性能不變的前提下做到成本更加合理化。

AD：語音正在改變我們的日常生活，成為人機(jī)交互的基礎(chǔ)。Siri、Alexa等語音個(gè)人助理已成為智能手機(jī)和智能音箱的標(biāo)配。您認(rèn)為MEMS麥克風(fēng)將如何去適應(yīng)基于語音的物聯(lián)網(wǎng)？

RH：MEMS麥克風(fēng)是語音用戶界面的推動(dòng)者。我們看到許多客戶增加語音功能，甚至用語音作取代觸摸屏，成為主要交互界面。特別是在惡劣的聲學(xué)環(huán)境、充斥噪聲的背景、混響、低音量環(huán)境以及遠(yuǎn)距離錄音等情況下，英飛凌對(duì)用戶體驗(yàn)進(jìn)行了定義。

DD：請(qǐng)談?wù)勀吹降钠渌屡d市場(chǎng)和應(yīng)用？

RH：我們看到許多新領(lǐng)域可能成為下一批通過MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的消費(fèi)類應(yīng)用，但并不是很特殊的應(yīng)用。從專業(yè)音樂錄制開始，到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）的用戶音頻體驗(yàn)與視頻體驗(yàn)的匹配，并止于諸如智能眼鏡的設(shè)備。我們還看到了在醫(yī)療、汽車、制造領(lǐng)域的許多新興用例。例如，自動(dòng)駕駛汽車需要“聆聽”周圍環(huán)境，比如救護(hù)車的聲音。

AD：請(qǐng)您談?wù)動(dòng)w凌的MEMS麥克風(fēng)技術(shù)路線圖，是否包括其它技術(shù)、ASIC、邊緣計(jì)算、預(yù)處理或算法開發(fā)？

RH：我們將不斷完善產(chǎn)品組合，從最佳的音頻性能，到具有模擬接口和數(shù)字接口且最具成本效益的音頻傳感器。我們將確保傳感器不僅為人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和邊緣計(jì)算而設(shè)計(jì)，還集成智能低功耗邊緣計(jì)算傳感器系統(tǒng)所需的音頻處理。我們還將在超聲波傳感應(yīng)用等相鄰領(lǐng)域拓展業(yè)務(wù)。此外，還將驅(qū)動(dòng)其它通過聲音傳感的傳感器創(chuàng)新，例如聲光環(huán)境傳感器。

DD：您還有什么希望向讀者分享？比如您認(rèn)為重要但未得到解決的問題。

RH：MEMS麥克風(fēng)業(yè)務(wù)令人興奮，我們可以通過增加MEMS麥克風(fēng)的數(shù)量，提高性能，滿足更多的功能并改善用戶體驗(yàn)。業(yè)界的呼聲是進(jìn)一步改善硬件和軟件的音頻處理能力。這包括傳感器融合、獲得其它來源的信息，通過了解情景（例如是否在戶外），跟隨聲音源（例如某人說話）來擴(kuò)展和改進(jìn)音頻系統(tǒng)，還有檢測(cè)到諸如玻璃窗破裂等事件。