Montara может заменить аудиочипами привычные динамики

Всем, кто искал себя в ра­ди­о­элек­т­ро­ни­ке, из­вест­ны не­у­доб­с­т­ва, свя­зан­ные с по­вто­ря­е­мо­стью на­мо­точ­ных из­де­лий. «Как бы обо­йтись без них?» — трудно не со­гла­сить­ся с же­ла­ни­ем из­бе­жать слож­но­с­тей, по­рож­да­е­мых эти­ми ком­по­нен­та­ми. Ви­ди­мо, от­каз от ис­поль­зо­ва­ния ка­ту­шек ин­дук­тив­но­с­ти в на­уш­ни­ках и вдохновил ка­ли­фор­ний­скую Xmems на по­иск аль­тер­на­тив­ных ре­ше­ний. Ре­зуль­та­том более чем трех­лет­них из­ыс­ка­ний ком­па­нии из Санта-Кла­ры стал един­ст­вен­ный пока продукт — ди­на­мик Mon­ta­ra, но­вый и, как ут­вер­ж­да­ют в Xmems, ре­во­лю­ци­он­ный ис­точ­ник зву­ка. Что по­лу­чи­лось у Xmems и о чем мол­чат пресс-ре­ли­зы ком­па­нии?

Представляя динамик Montara, компания заявила, что для устранения громоздкой и сложной в из­го­тов­ле­нии об­мот­ки без ущерба для про­из­во­ди­тель­но­с­ти, сто­и­мос­ти или на­деж­но­с­ти можно использовать по­лу­про­вод­ни­ко­вые ком­по­нен­ты. Другими словами, за создание звуковых ко­ле­ба­ний отвечают ми­кро­элек­т­ро­ме­ха­ни­че­ские си­с­те­мы или MEMS, ис­поль­зу­ю­щие по­лу­про­вод­ни­ко­вую технологию. Это может быть вос­тре­бо­ва­но на рын­ке, где в 2019 го­ду было про­да­но более 200 млн беспроводных сте­рео-на­уш­ни­ков.

Montara XSM-2300 — первый в мире MEMS-динамик, изготовленный методом фотолитографии на полупроводниковой подложке

Montara XSM-2300 — первый в мире MEMS-динамик на си­ли­ко­но­вой матрице. Привод, диафрагма, мем­бра­на — все на мо­но­лит­ной крем­ни­е­вой подложке толщиной всего один мил­ли­метр, изготовленной ме­то­дом фо­то­ли­то­гра­фии. Впол­не по­нят­но, что се­бе­сто­и­мость такого твер­до­тель­но­го решения не идет ни в ка­кое срав­не­ние клас­си­че­ским ис­точ­ни­ком звука, пре­об­ра­зу­ю­щим элек­т­ри­че­скую энергию в ме­ха­ни­че­скую. Кро­ме то­го, по­лу­про­вод­ни­ко­вые тех­но­ло­гии по­зво­ля­ют со­блюс­ти хо­ро­шую пов­то­ря­е­мость, достигая мак­си­маль­ного эко­но­ми­че­ского эф­фек­та при мас­со­вом про­из­вод­стве.

Существующие уже более ста лет динамик состоит из магнита и катушки, вза­и­мо­дей­ст­ву­ю­щих друг с другом в эле­к­т­ро­маг­нит­ном по­ле. Когда элек­т­ри­че­ские импульсы пе­ре­да­ют­ся через катушку, она при­тя­ги­ва­ет­ся или от­тал­ки­ва­ет­ся магнитом, а при­креп­лен­ная к ней ди­а­фраг­ма и мембрана пе­ре­ме­ща­ют­ся вверх и вниз в за­ви­си­мо­с­ти от того, что про­ис­хо­дит с магнитом и катушкой. Сегодня это отдельные ком­по­нен­ты, которые тре­бу­ют ручной сборки, будь то ста­ци­о­нар­ная акустика для до­маш­них раз­вле­че­ний или кро­шеч­ные бес­про­вод­ные на­уш­ни­ки. Они должны пройти через про­цесс со­гла­со­ва­ния, чтобы убедиться, что левые динамики звучат как пра­вые. Че­ло­ве­че­ский фактор здесь играет ог­ром­ную роль.

В отличие от электродинамических громкоговорителей Montara является монолитным MEMS-динамиком, по­стро­ен­ным по аналоговой технологии на базе чипа XSM-2300. Вся его конструкция — привод, диафрагма и мем­б­ра­на — состоит из компонентов внутри по­лу­про­вод­ни­ко­во­го чипа. По­лу­про­вод­ни­ко­вая тех­но­ло­гия га­ран­ти­ру­ет еди­но­об­ра­зие, что дает шанс устранить этап ка­либ­ров­ки и со­гла­со­ва­ния из­лу­ча­те­лей. Сами они пье­зо­э­лек­т­ри­че­ские, со всеми при­су­щи­ми элек­т­ро­аку­с­ти­че­ским пре­об­ра­зо­ва­те­лям осо­бен­но­стя­ми: при подаче на­пря­же­ния пье­зо­э­ле­мент из­ги­ба­ет­ся, вызывая колебания воздуха, не­об­хо­ди­мые для пе­ре­ме­ще­ния мембраны и создания звуковых волн.

Вся конструкция XSM-2300 — привод, диафрагма, катушка и мембрана — состоит из компонентов внутри полупроводникового чипа

Xmems не сообщает, какой сегнетоэлектрик применен в системе XSM-2300, но у всех вы­со­ко­эф­фек­тив­ных пье­зо­пре­об­ра­зо­ва­те­лей очень большая элек­т­ри­че­ская емкость и малая ам­п­ли­ту­да сме­ще­ния мем­б­ра­ны. Для до­сти­же­ния за­дан­но­го звукового дав­ле­ния тре­бу­ет­ся аку­с­ти­че­ский транс­фор­ма­тор и мощ­ный то­ко­вый вы­ход уси­ли­те­ля. Пас­порт­ная по­треб­ля­е­мая мощность чипа до­ку­мен­ти­ро­ва­на в 42 мик­ро­Ватт, и это вы­зы­ва­ет во­про­сы.

С учетом малого хода мембраны воз­ни­ка­ют не только вопросы, но и не­ко­то­рый скепсис. Ведь в закрытом объе­ме, ког­да ам­бу­шюр наушника плотно при­ле­га­ет к ушной раковине, можно достичь уровня звукового дав­ле­ния в 110...115 дБ. При малейшей не­гер­ме­тич­но­с­ти звуковое дав­ле­ние будет резко падать, не до­сти­гая в прин­ци­пе плоской частотной характеристики: под угрозой низкие частоты, хотя компания ком­па­ния за­яв­ля­ет о том, что чип Montara XSM-2300 спо­со­бен вос­про­из­во­дить весь диапазон от 20 Гц до 20 кГц.

Весьма вероятно, что пред­став­ляя новый тех­но­ло­гич­ный продукт, Xmems многого не­до­го­ва­ри­ва­ет о су­щест­вен­ных мо­мен­тах ре­а­ли­за­ции и осо­бен­но­с­тях тех­но­ло­гии. Не зря на страже ин­тел­лек­ту­аль­ной соб­ст­вен­нос­ти стоят 10 па­тен­тов и за­яв­ка еще на 70 изобретений. Вполне за­ко­но­мер­ное опа­се­ние вы­ход­цев из Под­не­бес­ной (боль­шин­с­т­во в ме­не­д­ж­мен­те ком­па­нии имеет ки­тай­ское про­ис­хож­де­ние), что know how обес­це­нит­ся при не­ле­галь­ном ко­пи­ро­ва­нии, как это уже не раз было.