据麦姆斯咨询报道，近日，上海润欣科技股份有限公司（简称：润欣科技）在国家智能传感器创新中心举行投资者关系活动，润欣科技董事会秘书庞军先生、国家智能传感器创新中心董事长杨潇博士、国家智能传感器创新中心MEMS研发总监费跃先生参与交流。
一、润欣科技董事会秘书庞军先生介绍本次产业调研及主讲嘉宾
大家好，欢迎大家百忙之中来嘉定调研，本次产业调研的地点是国家智能传感器创新中心，润欣科技和传感器创新中心成立了AIOT联合实验室，为各类传感器厂商提供融合传感器驱动的无线连接芯片和物联网模块，联合实验室的重点项目是MEMS扬声器及产业化应用。下面请传感器中心董事长杨潇博士给大家介绍。杨潇博士曾担任台积电、Honeywell、IC Sensors等著名企业的MEMS资深技术负责人。2012年创办上海微技术工业研究院并任院长，组建中国传感器与物联网产业联盟并任秘书长，是国际MEMS与传感器工业联盟(MSIG)董事。
二、杨潇博士介绍传感器中心及联合实验室MEMS扬声器项目情况
国家智能传感器创新中心不生产自己的芯片，而是专注于智能传感器的关键共性技术开发和特色工艺的形成。与产业链上下游公司如润欣科技等组建联合实验室，开展声学、压力传感（换能）芯片、PZT技术的研究，推动技术在TWS耳机、手机、智能家居市场的应用和量产。
MEMS是指可批量制作的，集微型机械结构、微型传感器、微型执行器、通信等于一体的微型器件或系统。它体积小、重量轻、功耗低，易于集成实现智能化，在传统机械传感器领域，把半导体硅的优势发挥出来，通过硅技术不断的迭代。如果说逻辑和连接芯片相当于人类的大脑和神经元，那么MEMS传感器就相当于人的感知器官。
传感器创新中心于2016年建了8寸的中试线， 2021年建了国内唯一的12寸传感器中试线，80%都是国产的装备，国产化的比例很高，这条产线的许多工艺目前处于世界领先水平。MEMS的特点是不需要几纳米的先进制程工艺， 90纳米对MEMS就很先进了，材料和工艺比制程重要。传感器的创新在材料，硅虽然不是最好的感知的材料，但是硅的集成度很高，配合各类IC，半导体可以去迭代。
重点介绍联合实验室研究的压电MEMS技术，压电采用的材料主要是压电陶瓷，比如大家熟悉的B超（超声波），还有倒车雷达都采用了压电陶瓷材料。材料本身是比较成熟的。传统的传感器制造和加工工艺，是以手工和模具制造，无法与IC集成。压电陶瓷是一个MEMS传感器的材料，传感器中心几年前就开始投入研发，目前的压电技术在国内是最好的，传统的压电材料长在硅上，工艺技术上是一个比较大的突破。压电材料跟硅结合才能有比较大的优势。目前压电材料直接长在晶圆上，并且是一个单晶的材料，长在晶圆上的温度不能太高，传统600-700℃肯定不行，有IC就不能超过450℃，所以需要相对低温生长然后单晶。工艺的形成需要工匠精神，不断的尝试和优化。
MEMS扬声器是既可以感应又可以执行，声学这边用压电做电容式的麦克风，要做信噪比很高的压电MEMS工艺，另外还可以做执行器，由电流变化产生位移，用驱动空气发声，类似换能器。
颠覆性的科技：声学从发明到现在，一直用马达驱动薄膜震动，目前就是MEMS来取代传统马达，再用空气驱动薄膜来发声，除了材料、工艺、声学设计以外，还需要有算法。目前采用的数字扬声器，跟光学传感器一样，也通过PIXCEL一样，采用算法合成。在封闭空间（如耳机）内尺寸小，噪声低，在开放空间能够通过声音合成，定向的发声。
三、国家智能传感器创新中心MEMS研发总监费跃先生介绍MEMS压电材料及PZT相关工艺和技术
压电材料是通用的，洗眼镜的超声波材料也是PET膜，PET膜因为含铅存在环境污染问题。传统制造都是丝网印刷，体积大和不均匀是良率的痛点，MEMS是半导体技术+传感器物理特性，沿用FAB的工艺和设备，晶圆化、芯片化、器件化，成本能降下来。自动驾驶的微镜，光通讯领域的滤波器，打印机里面用的喷墨打印头都可以采用压电MEMS技术。此外，超声成像， VR/AR中的超声测距、指纹识别方案也都有涉及。
在各种压电MEMS技术路线中，目前接近成功是PZT薄膜材料，传感器创新中心拥有目前国内唯一PZT压电薄膜MEMS工艺平台，年产量1万片晶圆（ 8寸线），整个制造工艺温度跟CMOS的温度兼容。因此，与CMOS单片集成的优势，可以做多层薄膜的堆叠，高性能薄膜的制备。
传感器创新中心MEMS扬声器的结构和材料的优势：均匀性、高沉积速率、高压电特性、低表面粗糙度、低介电损失、低成本。与xMEMS（采用台积电工艺）和USound（采用意法半导体工艺）MEMS扬声器相比，中试线更加靠近市场，可以快速迭代。
四、投资者交流互动
Q1：MEMS扬声器在市场放量的时间预测？
答：产品这边依靠与润欣科技的合作，润欣科技有TWS耳机芯片和传统声学扬声器的渠道。不知道大家有没有了解过MEMS麦克风，MEMS麦克风能够进手机，不是因为性价比，而是因为传统麦克（咪头）无法上SMT，就是咪头的生产温度不能超过200℃，不能过回流焊，几乎是手机中唯一需要手工焊接的器件。所以MEMS麦克风出现后，用了短短3年，就替换掉了传统麦克风的几十亿美金的市场。一开始性能成本并不理想，但是一旦用了硅，快速迭代，剩下的就是时间问题。MEMS扬声器也一样，一旦开始替代，放量的速度会很快。
目前传感器创新中心和润欣科技的联合实验室正在规划产品，主要找智能穿戴的方案设计公司和手机品牌厂家。在TWS耳机、助听器等产品上，MEMS扬声器有着绝对的优势，入耳设备要求体积非常小，给电池和马达的物理空间不多，空间越小，MEMS扬声器的优势就越大。
Q2：在AR眼镜/VR眼镜上，MEMS扬声器的优势是不是很明显？
答：是的，空间小就有帮助， USound在2021年推出的配置蓝牙扬声器的眼镜，就是采用MEMS扬声器替代了骨传导。并且在AR眼镜的应用上， MEMS扬声器的指向性能够产生很好的场景感。
Q3：为什么MEMS扬声器可以定向？
答：因为是数字重构的PIXCEL音响，有多个矩阵，如果就两个MEMS扬声器，那用Wire Bonding两条线就好了，如果是1024个，那就需要矩阵和数字重构，因为数字重构和阵列，所以可以聚焦，才可以定向的发声。
Q4：MEMS扬声器想替代目前哪些传统的扬声器？
答：传统扬声器和MEMS扬声器都用膜，也都需要空气的震动发声。不同点是硅的体积和功耗小于传统的扬声器，并且传统扬声器有体积小就容易声音失真的问题，这点在MEMS扬声器上得到了很好的解决。
Q5：从体积空间看，目前MEMS扬声器比较好的应用是不是TWS耳机市场？
答：是的，目前的方案是动圈保留，动铁被MEMS扬声器替代，好处是模具不用改，手机这边如果能够进入的话，能有50亿美金的市场。手机的MEMS麦克风已经是成熟了，并且过于便宜了，所以我们不做MEMS麦克风，直接做MEMS扬声器。
Q6：成本上讲MEMS扬声器的初期放量阶段，良率和成本上怎么看？
答：目前刚开始，性价比比传统的会贵些，主要是解决客户的痛点，价格还在估算，主要看良率，需要跟ASIC一起配合，目标是2美金一个，传统动铁目前的价格是1美金一个。
Q7：目前，你们的传感器研发方向是什么？
答：光学：CMOS图像传感器（CIS）、声学：MEMS扬声器，以及力学传感和生物传感，这些是我们目前主要考虑的四大方向。
Q8：对于磁传感器的看法？
答：AMR、TMR、GMR都比较成熟，应用没有那么的广。大部分是霍尔传感器，霍尔传感器的单价太便宜了。智能家居和手机里的电子罗盘比较多。
Q9：目前MEMS扬声器芯片的流片进度？
答：传感器创新中心自有MEMS中试线的迭代速度快，今年12月和明年1月份都有样片出来。目前的数字PIXCEL在120-140之间。标准PIXCEL阵列扬声器的数量是1024个，可以定向发声，作为9阶或者10阶的发声单元。
Q10：MEMS扬声器阵列不同根据应用场景发声的原理？
答：Audiopixel是这么做：1024个MEMS扬声器单元相当于1024个人鼓掌的能量，可以按照音节和音调来组合，所以叫数字重构，1024个MEMS扬声器单元里面有的单元可以动，有的单元不动，功率方面是毫瓦级。
Q11：目前流片回来的MEMS扬声器主要应用场景？
答：目前的场景是替代传统的扬声器，模拟的不需要MEMS扬声器阵列的，面积小的话一个单元的MEMS扬声器就够了，好处是噪声低，价格便宜，这跟批量手工做的成本不一样。目前全球领先的同行xMEMS在台积电流片， USound是在意法半导体流片。Bosch也进军了这个行业，预期手机扬声器（免提）、 TWS耳机、笔记本电脑、智能家居都会用到MEMS扬声器。
Q12：MEMS扬声器的工艺如何，目前MEMS扬声器的下游应用场景的展望？
答：MEMS扬声器需要特殊开发的工艺，数字重构和多阵列的扬声器需要ASIC PA的配合，智能音箱都能用MEMS阵列扬声器这个替代，百度音响、小米音响都可以用这种来替代，电视机的边框也可以做一些定向的声音的应用。目前电视机都比较薄，都用外置的扬声器来看电视，目前新的方案是，做屏幕在一起的驱动，或者放在电视边框，用MEMS扬声器来发声。传统的扬声器需要腔体。
Q13：MEMS扬声器定向最大的应用？
答：目前是手机。手机的MEMS扬声器可以定向发声，增加免提的效果和通话私密性。目前MEMS扬声器驱动距离1-1.5m，理想是驱动距离5-8m的距离，如果MEMS扬声器能做到5-8m的声音传输距离，那么在电视机市场、智能家居市场的应用会迅速升温。
Q14：润欣科技目前的选用哪一种MEMS扬声器技术？
答：目前润欣科技选择的蓝牙SOC是恒玄的，方案是不改动原有的耳机模具，保留低频动圈。高频部分用MEMS扬声器替换掉传统的平面驱动单元和动铁，恒玄的SOC里面用两路DAC区分AMP高频和低频。
Q15：目前TWS耳机里面需要几颗MEMS扬声器?
答：封闭空间里面一个耳机一颗，原来是传统的压电片。原来TWS耳机里面用又薄又大的膜，量化就是要极限100-200微米的薄，所以声音会失真，需要后期算法。MEMS扬声器在中高频这边的失真度会好很多，并且用ASIC PA来替代原来的Current PA。并且我们预期MEMS扬声器成功放量之后，成本能够降低50%。
Q16：AR和VR眼镜的应用MEMS扬声器在这个场景下优势？和目前AR和VR的厂商实际研发的问题？
答：AR和VR眼镜扬声器工艺比耳机的MEMS扬声器难度低，只是薄膜，更多是应用场景的推广，需要比较高的软硬件的匹配。从探测距离上，还有尺寸上面看，是一个MEMS扬声器肯定会放量的市场。并且AR和VR眼镜的射频，光学之后都会用压电式MEMS传感器。
Q17：手机里面的传统扬声器被MEMS扬声器替换的可能性？
答：手机里面有模拟音响，也有数字重构。OPPO、小米关注这块比较多，手机这边扬声器目前也是很大的压电片，有2个MEMS替换现有的是OPPO的方案，小米用4个MEMS扬声器来替换现有的方案，目前做测试下来有音质好，成本低的优势。
Q18：目前的设备和产量问题，一年1万片晶圆量够吗？
答：一片晶圆大约出8000颗， 8寸晶圆， 8000万颗的年产量，良率98%。后续可以根据市场和客户需求，增加产能。
Q19：扩产需要购置设备吗？日本的设备交期长吗？
答：6-9个月的设备交期，日本设备目前是良率和兼容度各方面最好的。
Q20：目前的MEMS扬声器市场定价和成本？
答：目前MEMS扬声器的单体市场价在2美金左右。不考虑设备投入及研发， 1片晶圆的材料成本在几千块钱。
Q21：为什么目前定价2美金？
答：目前MEMS扬声器还在样片研发阶段，流片、研发的成本较高。创芯中心不直接出产品，后续要组建芯片团队来销售产品，随着市场的拓展，芯片成本会快速下降。
Q22：目前MEMS扬声器量产推进的进度？
答：研发还在优化中，目前已在对接客户做验证，客户是耳机方案商，也有手机品牌和智能家居品牌，目前和案商多一点。MEMS扬声器驱动IC这边需要定制开发一颗基于classH架构用于压电器件的驱动PA。
Q23：这颗ASIC IC会影响进度吗？
答：TWS耳机的还有1024阵列的MEMS扬声器的需要ASIC，单颗MEMS扬声器做手机扬声器替代的不用。
Q24：MEMS扬声器单颗定价包含ASIC IC吗？
答：不包括ASIC，放量预期在2023年下半年，预计单体MEMS扬声器的市场价格在4-5元RMB。
Q25：目前MEMS扬声器PIXCEL数量多的情况下，堆叠或者Wire Bonding的方式？
答：Wire Bonding打线的方式。目前的PIXCEL一种方式先把电路片做好，上面直接沉积PZT材料，下面做MEMS结构。还有第二种就是材料和MEMS分开做，用堆叠。两类都可以，第一种方式良率高，但是工艺和开发难度高，因为单片集成。比TSV间隔的方式要高。单颗打线就行，阵列不能打线。