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詮鼎結合陞特LoRa、鈺太MEMS麥克風智慧家電控制方案

大聯大控股今日宣佈,旗下詮鼎集團將推出結合陞特(Semtech)LoRa與鈺太科技(Zilltek)MEMS麥克風的智慧語音控制家電解決方案。

大聯大詮鼎集團推出結合陞特LoRa與鈺太科技MEMS麥克風的智慧語音控制家電解決方案

智慧語音經由MEMS麥克風收音後,再藉由後端語音辨識來控制家電,進而建立智慧家庭物聯網中所需的音控制,其中運用到的技術包含Semtech LoRa(長距離低功耗物聯網傳輸技術)以及Zilltek MEMS麥克風。

陞特LORA技術特色:

長距離:單一LORA基地台具備高訊號穿透能力,縱使在密集的城市或室內環境內,依然能夠覆蓋訊號。同時在農村地區傳遞訊號時,感測器可接收到的距離可達15至30英哩。

低成本:LoRa降低了建立初期基礎設施的投資和運營成本,以及建立終端節點感測器的成本。

標準化:LoRaWAN可保證應用程式之間的相互操作性,提高物聯網解決方案供應商和電信營運商的導入和部建速度。

低功耗:LoRaWAN協議是為低功耗用途而開發,能夠達到過去無法比擬的電池壽命。

安全:嵌入式端到端的數據,可防止未經授權的存取,以及最佳的隱私安全保護加密。

產品可應用於自動距離讀數﹑住家及建築物自動化﹑無線警報器和保全系統﹑工業監控和控制﹑長距離灌溉系統。

鈺太科技MEMS麥克風技術特色為抗干擾、耐高溫與可表面貼裝(SMT)﹑良好的產品品質及可靠性,生產組裝簡單﹑更節省設計空間,以提升設計靈活度。可應用於智慧手環﹑智慧手錶﹑麥克風﹑智慧型手機﹑無線耳機等裝置。

物聯網慧眼識「音」雄 MEMS麥克風身價看漲

MEMS麥克風在行動、物聯網市場的出貨量將一飛沖天。隨著行動裝置加速升級語音功能,加上物聯網設備擴大導入聲控人機介面,MEMS麥克風需求正持續爆發,刺激晶片商競相投入布局,並加碼投資微型封裝和高整合設計方案,以滿足系統廠縮減產品體積、成本和功耗的設計趨勢。

微機電系統(MEMS)麥克風市場叫好又叫座。行動裝置品牌廠掀起一波全高畫質(FHD)、2K及4K顯示螢幕轉換潮後,MEMS麥克風供應商也看好高清晰度(HD)語音功能將成為下一個布局重點,加緊卡位。

事實上,蘋果(Apple)、三星(Samsung)最新旗艦手機皆已將麥克風安裝數量推升至三顆以上,下一代機種更計畫再添一至兩顆,以兼容HD語音、環境消噪、特定雜訊濾除、指向性收音和語音辨識等先進功能。

除於行動市場的規模可望倍增外,MEMS麥克風亦正搭上語音辨識熱潮,大舉在穿戴式電子、智慧家庭、工業自動化(Industrial Automation)和聯網汽車等物聯網應用領域攻城掠地,可望創造另一波成長高峰。以亞馬遜(Amazon)為例,近期即推出智慧家庭聲控設備,並一舉導入七顆MEMS麥克風,讓使用者在家中各個方位皆能下達聯網和影音操作的語音指令;至於工控設備和聯網汽車全面引進語音辨識功能的討論聲浪更是甚囂塵上,在在刺激MEMS麥克風需求增長。

儘管行動和物聯網裝置內建麥克風的數量明顯攀升,但相對地系統設計空間和功耗預算卻更加吃緊;為爭取系統廠青睞,樓氏電子(Knowles)、Akustica、意法半導體(ST)和應美盛(InvenSense)等大廠,以及美律、鑫創和鈺太台系供應商,無不加足馬力改良聲學感測結構、封裝方案,並祭出高整合設計策略,以打造微型、省電的下世代MEMS麥克風。

功能整合度翻升 MEMS麥克風開創新「聲」活

鎖定手機與穿戴式裝置常時啟動的情境感知(Context Awareness)應用,MEMS麥克風開發商正加緊研發更低功耗、更高功能整合度的新方案;其中,樓氏電子不僅已發布整合受話器、揚聲器和射頻(RF)天線的模組,還研發出能接收超音波訊號的方案,可實現手勢辨識等創新應用。

樓氏電子全球行銷副總裁Ole-Petter Brusdal(圖1右)表示,行動裝置影音、聲控人機介面規格快速升級,加上新興穿戴式電子對系統元件功耗和占位空間的要求更加嚴苛,皆為MEMS麥克風帶來全新的設計挑戰,相關晶片供應商無不戮力研發高整合度、多功能、小尺寸且低功耗的解決方案,以滿足市場需求。

以智慧型手機為例,隨著旗艦機種全面引進高畫質顯示螢幕,系統廠也希望同步提升內建語音功能,開始擴大導入更靈敏且支援HD音訊、語音辨識的新型麥克風,引爆一波元件換新潮。Brusdal進一步指出,為實現主動噪音消除(Active Noise Cancellation)、指向性收音和特定語音增強(Audio Zoom)等先進行動語音應用,手機廠紛紛將麥克風安裝數量推升至三到四顆以上,因此對元件尺寸、功耗和系統布局有更進一步的要求,刺激MEMS業者相繼祭出高整合設計方案。

樓氏電子產品線經理Bertrand Renaud透露,由於MEMS麥克風多放置於手機上方或下方,與天線位置相近,因此樓氏與天線開發商合作,打造出內建MEMS麥克風、受話器(Receiver)、揚聲器(Speaker)和基頻通訊天線的整合型語音方案模組,不僅預先改善RF訊號干擾問題、大幅縮減占位空間,亦可濃縮多個元件的測試和PCB組裝程序,進而加快終端產品研發及上市速度。

此外,Brusdal提到,樓氏新一代MEMS麥克風還能結合超音波(Ultrasonic)感測技術,實現近接偵測(Proximity Detection)、手勢辨識等創新應用功能,將能取代行動裝置既有的近接感測器,達成手機通話時螢幕自動關閉的節能機制;而系統業者也毋須增加鏡頭和影像處理方案的成本,就能引進手勢人機介面,讓產品功能更吸睛。

針對穿戴式電子語音辨識設計,業界則發展出內建I2S介面的MEMS麥克風。Renaud強調,相較於以往數位麥克風後端仍須搭配一顆音訊編解碼器(Codec),再透過I2S將聲音資訊傳輸至處理器的方式,新一代I2S MEMS麥克風可直接串連處理器,減少訊號鏈的元件需求,進而節省系統功耗和空間。

物聯網裝置安裝數量遽增 MEMS麥克風規格升級聲聲催

事實上,隨著手機硬體規格日益成熟,品牌業者也開始思考新的產品策略,期以全新的系統架構和零組件規格再掀高潮;其中更有一線大廠喊出將搭載十顆MEMS麥克風,將行動語音推升至全新境界的計畫。

意法半導體技術行銷經理蘇振隆(圖2)表示,數位式MEMS麥克風,可突破傳統類比方案諸多設計限制,但也因為是全向性收音,要具備更靈活的指向性應用,就須透過多顆麥克風共同實現,並分別負責雜訊抑制、波束成形(Beamforming)或特定語音放大等功能,因而也驅動系統廠不斷增加安裝數量。

對MEMS晶片商而言,系統內建麥克風數量大增已使縮減麥克風尺寸和功耗成為當務之急,因此須持續開發新一代製程、封裝及控制電路架構,以大幅提高麥克風收音和抗雜訊性能,進而滿足下世代產品設計需求。

蘇振隆認為,行動及物聯網裝置語音功能的優劣,關鍵還是回歸到麥克風設計品質,而靈敏度、訊噪比(SNR),以及動態頻率響應範圍(Dynamic Frequency Range)則是三大評估指標,並與麥克風製程、封裝和電路設計息息相關,刺激相關晶片商傾力發展新技術。

蘇振隆透露,意法半導體已開發出MEMS麥克風聲孔上封裝(MEMS-On-Sound)技術,以及麥克風感應層和音訊控制電路的堆疊技術,不僅能實現業界領先的2毫米(mm)×3毫米尺寸,同時達到目前MEMS麥克風最佳的聲壓位準(SPL)和64dB的SNR表現,可望在市場上脫穎而出。

此外,意法半導體亦發展出兼具監聽(Sniffing)與正常(Normal)兩種模式的雙模MEMS麥克風,可在裝置大部分的待機時間中,以低功耗的聲音監聽模式運行;裝置進入工作狀態後,則可立即切換至正常模式,提高聲學參數(Acoustical Parameter)表現,以因應HD音訊、語音辨識等功能操作需求。

與此同時,蘇振隆強調,每顆麥克風的一致性亦相當重要,一旦誤差過於明顯,勢將影響語音資訊擷取的精準度,將大大考驗晶片商的製程變異性控制能力,以及聲學參數的調校功夫。對此,意法半導體已計畫引進經驗證的THELMA製程技術,以確保麥克風感應層的靈敏度和穩定性,同時也將透過自行設立的麥克風測試實驗室,加強聲學表現的驗證。

另一方面,考量系統增加多顆麥克風引發的物料清單(BOM)成本壓力,業界也致力發展更低成本的MEMS麥克風解決方案,以協助系統廠持續提高產品性價比。

強打複合背板結構 工研院另闢低成本麥克風戰場

工研院南分院微系統中心特別助理陳弘仁(圖3)表示,MEMS麥克風不僅已逐漸成為行動裝置標準配備,亦將在未來的物聯網語音辨識系統中扮演關鍵角色;然而,隨著行動和物聯網市場規模持續壯大,並朝平價方向發展,系統廠對內建元件成本的降價要求也日益強烈,因而驅動MEMS麥克風供應商和技術研究機構競逐更低成本的製程方案。

陳弘仁分析,MEMS電容式麥克風係當前主流技術,由振膜(Membrane)和背板(Backplate)兩片導電板組成電容反應結構,隨著聲壓的變化產生不同訊號。然而,現階段大多晶片商皆採行兩片導電板分開製作的方式(圖4),不僅增加製程工序和組裝難度,亦可能引發應力和溫度變異性差距太大的問題,以致影響良率及成本。

為克服此一問題,工研院南分院遂投入開發全新的麥克風感測層結構,並已成功實現複合式背板製程,可同時製作兩片導電板,大幅精簡製程複雜度。舉例來說,一線MEMS麥克風供應商的產品製程,皆須經過十一到十三道光罩製程,而工研院南分院微系統中心的專利結構僅須八道,將顯著降低成本。

陳弘仁透露,目前該技術已進入量產可行性驗證階段,並開始接獲技轉合作需求,將有助國內MEMS晶片業者加速突圍國際大廠的專利壁壘,並逐漸打破MEMS麥克風市場由少數廠商寡占的局面。

據悉,美律、鑫創科技和鈺太科技等台灣晶片商,皆正積極耕耘MEMS麥克風技術,可望在2015年後陸續展示產品研發成果,並揭櫫進一步的量產計畫。

隨著MEMS麥克風出貨量日漸擴大,晶片性價比將成為廠商在市場上決勝的關鍵,因此,工研院南分院在研發低成本製程的同時,亦致力布局麥克風控制電路降噪技術,以及完善的封裝開孔結構。陳弘仁更強調,除了半導體技術外,MEMS麥克風牽涉複雜的機械結構和聲學效應,而國內業者面臨的最大挑戰就是整合兩種截然不同的生產經驗,還須歷經一段學習曲線。

顯而易見,鎖定行動和物聯網語音應用商機,MEMS晶片商已將麥克風市場視為新的迦南美地,包括老將新秀皆頻頻卡位,可望掀動新一波產品規格競賽,並刺激各種新興製程、封裝和控制電路技術加速問世。


鈺太 麥克風天王 演逆轉秀
鈺太科技是一家與眾不同的IC設計公司,兩大產品線包括微機電(MEMS)麥克風及電源管理IC。走過慘澹經營、幾乎燒光資本額的谷底,鈺太重新定位再出發,並透過產學合作,如今穩居國內MEMS麥克風龍頭,拿下索尼、聯想和宏達電等日、韓、台灣和大陸客戶訂單,躋身全球前十大。

鈺太成立於2005年12月12日,是專業發展異質整合產品的公司,產品主要為整合微機電感測元件與類比IC,還有音頻及電源管理等混合訊號產品線。

鈺太的產品廣泛運用在消費性電子(如電視、平板電腦、數位相機與PDA)、資訊電子(如筆電、光碟機與顯示器),以及通訊電子產品(如手機、機上盒與無線網路)等領域。

鈺太的前身中文名稱為全美微系統公司,英文名稱ChampMEMS Corp.,定位為設計並製造壓力感測器及系統,2007年5月更名為鈺太科技,英文名稱為ZILLTEK Technology Corp.,並進駐新竹科學園區。

鈺太董事長兼總經理邱景宏在工研院電子所微系統組服四年國防役時,從副工程師、工程師做到課長,率領團隊研發MEMS技術。

看好MEMS市場前景,邱景宏中斷清大電子所博士班課程,決定與老同事合夥創業,集資2,400萬元創業,鎖定發展壓力感測器;創業之初時,公司連續虧損二年。

入行門檻高人才難尋

2008年,鈺太將發展的技術應用在觸控產品上,不料榮景只有二年,由於觸控的門檻不高,市場又走下坡。邱景宏決定回歸到原本的技術,繼續做MEMS麥克風,也包含麥克風模組的純晶片設計ASIC(特殊應用積體電路) 。

根據市調機構IHS統計資料,微機電麥克風全球出貨量自2012年的19億顆,2013年成長到26億顆,年增率為37%,預估2017年全球出貨量將達到54億顆。

邱景宏回首來時路,他認為,鈺太投入MEMS市場的時間太早,至少早三年,吃了不少苦頭和教訓。

邱景宏表示,MEMS領域的技術含量高,需要由有技術背景者投入才易成功。因為MEMS是整合型的技術,包括機械結構、電子、聲音等技術領域,有相當的進入障礙。10年前,微機電微系統的二大人才來源,一是工研院,另一個是大學,如台大、清大和成大。

鈺太定位為IC設計公司,邱景宏表示,隨著技術的精進,很多IC已被整合入單晶片,迄今只有MEMS無法被整合。如今回過頭來看,鈺太當初做出對的選擇,公司才能存活到現在。

另外,鈺太不因公司規模小,一開始就選擇從自有品牌做起,因為邱景宏堅信,唯有品牌才能決定供應鏈。

掌握主導權開發模組

他說,鈺太是IC設計公司,卻做MEMS麥克風這類的模組產品,包括自行開發二顆晶片。MEMS麥克風中有二顆心臟,一是ASIC,一是感測器。如果鈺太單純只做IC,就會淪為被人決定是否採用的產品,唯有自己做模組,確保採用自家的晶片,封裝及檢測都自己做,才能掌握主導權。

鈺太在MEMS麥克風的發展路上,走一條很辛苦的路,花了三年的時間,也面臨品牌認同度的大考驗,直到今年客戶才全面拓展開來。邱景宏說,鈺太先前有九成營收來源是電源管理IC,去年MEMS麥克風模組才拉升到五成比重,今年可望再成長到占比七成。

他指出,由於MEMS麥克風產品被客戶認證時間長,直到今年獲聯想、索尼和宏達電等客戶通過,才出現品牌認同效益發酵,包括筆記型電腦、手機、身機、錄音筆及穿戴等行動裝置等,都需要採用更輕薄短小的MEMS麥克風。

鈺太營運逐步邁向坦途,先後吸引禾伸堂創投及美律、加高電子投資成為大股東,讓鈺太的資金沒有後顧之憂。

鈺太科技推出MEMS麥克風封裝
有別於現有MEMS麥克風聲孔位置在上聲孔(Top-Port)及下聲孔(Bottom-Port)兩種。鈺太科技最新一代產品ZTS6021採用最新開發的側聲孔(Side-Port)設計成功將MEMS麥克風(含導聲管)整體高度由1.6mm降低至1.1mm,這項設計將為智能手機的系統開發工程師提供更靈活的運用空間。

除此之外,透過改變麥克風聲孔的位置,進而避免聲音氣流直接噴向該麥克風晶片,因此減少灰塵對該麥克風晶片中之該聲膜的干擾。這項設計特點亦一併解決了使用者在生產過程中因SMT漂錫導致感測器薄膜(Sensor Membrane)破損的發生。

鈺太科技總經理邱景宏先生說:『這項封裝技術我們已經開發了一段時間也將於2014年12月量產上市,且已得到臺灣、中國及歐美各國發明專利。這項封裝技術將廣泛應用在本公司MEMS麥克風產品上』


公司簡介

鈺太科技成立於2005年12月12日台灣新竹,是一家專業類比及混合訊號IC設計公司。成立至今積極投注研發資源、快速開發新產品。

我們的產品線包含了,從觸控螢幕控制IC,電源管理IC(A.DC / DC 轉換;B. AC / DC轉換),白光LED驅動器及MEMS Microphone sensor等,主要用於消費產品的應用,如無線寬頻,數據通信(AP路由器,IAD,GPON等 ) USB 3.0應用程序 ( Pen-Driver,SSD,硬盤等 ), 液晶電視 ,顯示器,機頂盒,監視(CCTV,IP-CAM,嬰兒監視器等),平板電腦,MID,PDA,DVD播放器,IA, Smart phone, NoteBook 產品等。

我們不斷致力於提高自己的質量,以便為客戶提供最好的服務和滿足市場需求。公司在產品設計、生產、出貨等嚴格依照流程控管品質,公司於 2007年12月通過 ISO 9001 國際品質認證。客戶可放心使用鈺太產品並將鈺太視為可信賴的合作夥伴。

經過八年的發展時間,目前鈺太科技的觸控IC, DC/DC Converter和MEMS Microphone 產品在市場上都已取得成功,產品已獲許多一線大廠採用,在市場競爭日益激烈,新產品更新換代時間日益縮短的同時,鈺太的產品讓客戶得以跟上市場腳步,取得競爭優勢,進一步成為市場上的領導者,共創雙贏。

 

公司基本資料

統一編號

27979753

公司狀況

核准設立

公司名稱

鈺太科技股份有限公司

資本總額(元)

400,000,000

實收資本額(元)

245,373,350

代表人姓名

邱景宏

公司所在地

新竹科學工業園區新竹市科技路5號4樓

登記機關

科技部新竹科學工業園區管理局

核准設立日期

094年12月12日

最後核准變更日期

102年10月21日

所營事業資料

I501010  產品設計業

CC01080  電子零組件製造業

I301010  資訊軟體服務業

CE01010  一般儀器製造業

F401010  國際貿易業

  研究.開發.設計.製造及銷售下列產品:

  積體電路設計:感測器元件及其應用晶片組.

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