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Yole Développement預測，在這個偏好以語音作為使用者介面的年代，微機電系統(MEMS)麥克風(Microphone)從2013至2019年的出貨量將成長為三倍(從24億組成長到66億組)。





但是，隨著MEMS麥克風的需求不斷增加，遠場語音偵測應用的需求條件也持續攀升，包括日益普遍的波束成形(Beamforming)應用等。 

MEMS麥克風設計　 規格首重訊噪比 

在MEMS麥克風的設計中，最重要的規格就是訊噪比(SNR)。訊噪比對於麥克風的遠場和語音偵測應用，其重要性經常受到誤解，以為這項規格能反映麥克風在吵雜環境下運作的能力。 

然而，麥克風的訊噪比僅能測量訊號與內部雜訊(Noise)來源的比值，因此其實更適合作為評定麥克風在安靜空間內(如客廳或臥室)表現的指標。 

訊噪比是一項好用的指標，標示麥克風在安靜環境下可偵測出的最低音量，單位為dB，與之比較的參考訊號為94dBSPL(選擇此值是因為其等同於1帕(Pa)的壓力變化，與音訊使用狀況沒有關聯)。就目前常見的高效能麥克風來說，訊噪比範圍多半介於64dB至68dB。 

64dB訊噪比的麥克風無法從內部雜訊中分離出低於30dBSPL(94dBSPL-64dB)的聲音。實務上，即使最好的語音偵測演算法，也須要取得訊號的資訊元件，才能從雜訊基準提高幾個dB，而實際需求則取決於套用在訊號上的演算法及處理方式。 

假設語音偵測演算法要求麥克風的雜訊基準與輸入訊號位準，必須保持10dB的差距，那麼一個64dB訊噪比的麥克風將能夠偵測到最低40dBPSL的聲音。這等同於相距5∼6公尺(m)的一般對話音量(咖啡廳內對話的音量)，或相距2∼3公尺的輕聲對話(辦公室內對話的音量)。 

就使用者而言，這意味著能夠在房間內任何位置與裝置流暢互動，而不用面對裝置或提高音量。一個理想的麥克風訊噪比若提高6dB，其語音偵測距離可拉長一倍，或只需要一半的音量(表1)。 

 

表1 不同聲音的聲壓與密度概觀

在吵雜環境下，麥克風最重要的參數就是聲學過載點(AOP)，簡單來說，此參數決定麥克風能夠偵測出的最高訊號位準，且不會「太過」失真，所謂「太過」是指10%的總諧波失真(THD)。 

考量總諧波失真　 決定聲學過載點  

MEMS技術最近的發展，將麥克風的聲學過載點從120dBSPL不斷提升至130dBSPL，甚至更高，放到情境中的話，一支2012年的智慧型手機在錄下現場演唱會時，不太可能不破音，但現在的高階麥克風在搖滾演唱會的第一排，則能夠錄下高音質的聲音。 

高位準的訊號可能伴隨著預期外的雜訊來源，尤其在戶外使用時，風聲是麥克風最常碰到的大問題。不同的風速與風向搭配麥克風的方向，風聲可能會超過120dBSPL。風聲包含明顯的低頻基音以及低位準的高頻音，在套用語音處理演算法或撥打高清晰度(HD)語音電話之前，這些音通常會先過濾掉，但過濾的條件是，其輸入訊號必須未達聲學過載點位準，一旦訊號的諧波失真過高，便無法進行過濾。 

提高聲學過載點位準，表示在戶外有強風或吵雜的環境下，使用者的麥克風仍能偵測並錄下訊號，雖然也可能錄下許多背景噪音，但不會破音。換句話說，麥克風仍能夠套用語音偵測演算法，或者在高清晰度語音電話時進行過濾以改善能聽度，抑或是讓演唱會中錄下的歌曲依舊悅耳。重點是，雖然仍有一些背景噪音，但訊號的後製及復原變得容易許多，只要聲音沒有過多的諧波失真和破音即可。 

提高動態範圍　擴大收音成效 

訊噪比是一項麥克風在安靜環境下的效能指標，而聲學過載點則用來表示吵雜環境下的效能指標，綜合這兩項參數的則是麥克風的動態範圍(Dynamic Range, DR)，表示麥克風可感應的聲壓位準範圍。麥克風可設計成對低音量敏感，或設計成可耐受高聲壓位準，但若要設計出兼顧這兩種情況的產品，就變得非常困難。 

現代的MEMS麥克風測到的動態範圍接近100dB，不只可在交響樂團演奏會中錄下如雷震耳的鼓聲和管樂器，也能同時收錄進聽眾的細語聲。 

麥克風的動態範圍不一定會詳列在產品資料表內，但可輕易地從其他規格來判斷。如為數位麥克風，只要在訊噪比加入靈敏度參數就能得到此規格。如為類比麥克風，則必須先找出聲學過載點與94dBSPL參考位準之間的差距，再將此數值加入訊噪比。 

雙背板設計加持　 MEMS麥克風看俏  

MEMS麥克風通常包含軟性帶電薄膜和硬式電壓感測背板，薄膜和背板組成電容器，其數值會隨薄膜在空氣中的震動而變化。電容的變化會轉換成電壓變化，然後由類比麥克風特定應用積體電路(ASIC)加以放大並直接輸出，或透過數位麥克風ASIC內的類比數位轉換器(ADC)，轉換成數位輸出訊號。此運作方式類似立體聲電容式麥克風，只是規模小了許多。 

 

圖1 雙背板MEMS設計可保持高聲學過載點

英飛凌(Infineon)的雙背板(Dual Back-Plate)技術是MEMS結構的專屬作法，使用兩塊背板，薄膜兩面各一塊(圖1)。此方法可測量全差動訊號(圖2)，加強訊號的回應與品質，提高訊噪比與聲學過載點位準，同時改善低於麥克風聲學過載點的總諧波失真，可保持在1%以下，盡可能地貼近最高甚至超過130dBSPL的聲學過載點位準，帶來出色的聽覺體驗(圖3)。 

 

圖2 雙背板MEMS差動訊號輸出

由於語音互動不斷增加，成為人們偏好的裝置使用者介面，因此MEMS麥克風的後勢相當看好，未來將出現完美兼顧效能與使用性的創新產品。 

 

圖3 雙背板MEMS與其他產品在總諧波失真及SPL(Sound Pressure Level)的效能比較

(本文作者任職於英飛凌)

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英飛凌科技(Infineon Technology)進軍已封裝矽麥克風市場，推出滿足高效能、低雜訊需求的MEMS麥克風系列產品。
這些類比與數位麥克風皆採用英飛凌的雙背板MEMS技術，擁有70dB訊噪比(SNR)。另外，可在135dB聲壓位準(SPL)下提供10%的極低失真等級。麥克風採用4mm x 3mm x 1.2mm MEMS封裝，極適合高品質錄音和遠場語音擷取應用。

英飛凌科技(Infineon Technologies)準備將目前的安全通訊協定順利轉接至新一代的後量子加密法(PQC)。
目前，英飛凌已在一款用於電子身分證照的非接觸式安全晶片上展示第一個PQC實作，讓該公司得以在可承受量子運算能力的加密領域中佔有領導地位。

自動駕駛的願景隨著科技進步逐漸明朗化。汽車內結合各式各樣的感測器，替代駕駛者的感官知覺，傳送給中央處理器分析、學習，提供汽車路況資訊與判別基礎，目前機器是否能取代人類直覺反應或許尚未得知，但無疑是未來值得引頸期盼的焦點。
這是絕佳的構想，駕駛不用應付混亂的交通和危險路況，只需放鬆坐好、讓汽車將您安全帶到目的地。這會是我們的未來景象嗎？嗯，有可能。隨著感測器的智慧和連結能力不斷進步，自動駕駛已成為勢不可擋的趨勢。那麼未來的汽車和交通又會是什麼模樣？ 
汽車帶給我們行動力和靈活性，令人享受駕馭的感覺，至少大多時候是如此。不過交通繁忙時，無止境的開開停停，也確實很令人煩躁。即使像我這麼喜歡開車，在惱人的塞車時段，也會希望有台自動駕駛汽車能夠替我駕駛。我只在意一件事：究竟是我自己開車，還是願意讓汽車替我開車。 

英飛凌科技(Infineon Technologies)運用4G經驗，透過先進的射頻(RF)技術與重要的建構區塊，實現行動通訊基礎設施和行動裝置的5G願景。
英飛凌提供5G系統所需的高效率與整合式架構，並為寬廣的5G頻譜市場，推出最廣泛的專有產品組合，包括： ‧高效率的射頻功率技術，亦即適用於6GHz以上整合式架構的GaN-on-SiC和矽GaN-on-Si技術，和適用於高耐用性sub6GHz系統的LDMOS，具備價格競爭力。封裝技術的創新，實現了寬頻整合式Doherty放大器。 ‧適用於行動與低功率基礎建設的彈性射頻解決方案，包括SiGe、BiCMOS、GaN mmW技術和RF CMOS。這些方案可提供從成本最佳化到高度整合的設計選項，滿足最佳化的效能要求。 ‧可擴充的mmW解決方案適用於高達100GHz的頻率，讓客戶在設計階段享有高度彈性，並有助於縮短產品上市時間。

德國半導體廠商英飛凌（Infineon）在2016年收購荷蘭半導體設計公司Innoluce並取得其所研發微型激光掃描技術後，目前正在開發採用微機電系統（MEMS）的激光雷達（LiDAR）芯片，可望降低激光雷達系統與自駕車的成本。
據Next Big Future網站報導，這個元件是由一個大小僅3 x 4毫米的矽基固態MEMS橢圓形反射鏡組成，並與使用電共振的執行器連結，以左右擺動方式改變反射光的方向。英飛凌表示，這種方式可以完全發揮激光的掃描功能，不像快閃（flash-based）系統中的光會分散。車用感測與控制部門主管Ralf Bornefeld表示，MEMS激光雷達每秒可掃描高達5000個資料點，掃描範圍為250公尺。

問起當今汽車電子產業的前五大半導體巨擘，如果你能回答出恩智浦半導體(NXP Semiconductors)、英飛凌科技(Infineon)、瑞薩電子(Renesas)、意法半導體(ST Microelectronics)和德州儀器(Texas Instrument)，表示你非常瞭解這個產業。
然而，諷刺地是，在一個以晶片業為主的展會上——如國際消費電子展(CES)，與會者對於上述這些廠商卻所知不多。當談到汽車產業將朝人工智慧(AI)與自動駕駛的方向邁進時，在CES上受到矚目的反而是輝達(Nvidia)、Mobileye與英特爾(Intel)等擁有巨大晶片處理能力的晶片供應商。

英飛凌科技(Infineon)宣佈收購總部位於荷蘭的無晶圓廠半導體公司Innoluce，將借重其專業知識開發高效能光達系統應用的晶片元件；雙方均已同意保密收購條款內容。
看好光達(LiDAR)、雷達與攝影機將成為半自動與全自動駕駛汽車的三項關鍵感測技術，英飛期望透過此次收購提供上述三項互補的感測系統專業技術，打造自動駕駛所需的備援能力；雷達使用的是射頻電磁波，而光達採用雷射波測量鄰近車輛的物體距離，掃描光達系統則可偵測道路上的小型物體。

Combination further strengthens Infineon as leading supplier of power and radio-frequency (RF) power solutions in high-growth markets such as electro-mobility, renewables and next-generation cellular infrastructure relevant for the Internet of Things (IoT)
Acquisition further enables Infineon to provide the most compelling power solutions with the broadest offering in compound semiconductors including silicon carbide (SiC), gallium nitride on silicon (GaN-on-Si), and gallium nitride on silicon carbide (GaN-on-SiC)
Transaction to be immediately margin and adjusted earnings-per-share accretive
Transaction will be financed by incremental debt of US Dollar 720 million and US Dollar 130 million cash-on-hand
Closing expected by the end of calendar year 2016