Micrô MEMs thế hệ mới mang tới trải nghiệm âm thanh không giới hạn

Nghiên cứu khả thi ban đầu về micrô MEMS cảm biến điện dung tại Infineon Technologies AG bắt đầu từ 1998, cách đây hơn hai thập kỷ. Khi đó, nghiên cứu này chủ yếu dành cho ứng dụng trên xe ô tô. Những năm sau đó hoạt động nghiên cứu và phát triển có mở rộng hơn với việc sản xuất ra khuôn micro bọc Silicon sử dụng công nghệ tấm chắn đơn. Thế nhưng bước đột phá thực sự đến vào năm 2012 khi Infineon giới thiệu công nghệ tấm chắn kép, nâng cao hiệu suất của micrô MEMS (Hệ vi cơ điện tử micrô – Micro Electro Mechanical System) kỹ thuật số tích hợp các thông số dẫn đầu thị trường. Thông tin chi tiết tham khảo https://www.infineon.com/cms/en/product/sensor/mems-microphones/

Các micrô MEMS có ưu điểm ở khả năng cung cấp hiệu suất âm thanh cao, kích thước nhỏ, chi phí hợp lý và mức tiêu thụ điện thấp. Bởi vậy, dòng sản phẩm micrô MEMS trở thành lựa chọn được yêu thích hơn so với ECM (Micrô tụ điện sử dụng vật liệu electret) thông thường. Micrô MEMS cũng có ưu điểm về độ tin cậy do khả năng chịu nhiệt cao và thuận lợi trong sản xuất với quy trình lắp ráp bảng mạch in (PCB) và kỹ thuật hàn hồi lưu tiêu chuẩn.

Sự phát triển của điện thoại di động thông minh vẫn là yếu tố quan trọng thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của thị trường micrô MEMS. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, ứng dụng được mở rộng đến các trường hợp sử dụng giao diện hỗ trợ bằng giọng nói bao gồm loa thông minh, tai nghe, thiết bị đeo, điều khiển từ xa, máy tính xách tay, thiết bị điện tử dùng trên ô tô, trong lĩnh vực y khoa và tiêu dùng.

Ngày nay, ở hầu hết các thiết bị âm thanh chúng ta thấy đều có nhiều hơn một micrô. Ví dụ, điện thoại thông minh có 2-4 micrô, loa thông minh có 5-7 micrô và tai nghe chụp tai có 4-6 micrô. Các micrô MEMS tạo sự khác biệt với độ lệch giữa hiệu suất của các mic đặc biệt thấp.

Việc lựa chọn micrô và yêu cầu về hiệu suất của micrô tùy thuộc rất nhiều vào từng trường hợp sử dụng. Ví dụ: loa thông minh đặt trên bàn phòng khách cần thu âm thanh 360° và xác định vị trí của người dùng đang nói từ khóa. Sau khi micrô phát hiện từ khóa, việc xử lý tín hiệu sẽ tạo ra chùm âm thanh để chỉ thu lời nói của người dùng và xử lý tiếng ồn của môi trường xung quanh. Đối với trường hợp sử dụng như vậy, sự tương hợp giữa các pha và độ nhạy giữa các micrô có vai trò vô cùng quan trọng. Trường hợp không tương hợp hoặc lệch hiệu suất giữa các mic, khả năng cao loa thông minh sẽ không thể định vị chính xác người dùng dẫn đến tạo chùm âm thanh sai hướng. Điều này khiến người dùng cảm thấy khó chịu khi phải lặp lại từ khóa và câu lệnh nhiều lần trước khi loa thông minh có thể hiểu được chính xác.

Ví dụ khác về ứng dụng là tai nghe. Tai nghe âm thanh không dây TWS – True Wireless Stereo hoặc tai nghe nhét tai đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ xét trên góc độ nhu cầu của thị trường. Những thiết bị này có thể sử dụng tối đa 3 micrô MEMS mỗi tai (tức là 6 micrô mỗi bộ). Mục đích sử dụng chính của ứng dụng này là cách ly tiếng ồn với môi trường để đem lại trải nghiệm nghe nhạc thú vị hơn. Điều này yêu cầu micrô cần có kích thước nhỏ do hạn chế về không gian và hiệu suất âm thanh cực cao để thu những tiềng ồn có thể bị loại bỏ.

Micrô chất lượng cao phải đồng thời thu tín hiệu âm thanh chất lượng của giọng nói và giúp loại bỏ tiếng ồn khi thu, mang đến trải nghiệm nghe thú vị hơn cho người dùng. Thế nhưng không có giải pháp micrô nào phù hợp với tất cả các ứng dụng khác nhau. Các nhà thiết kế phải lựa chọn kỹ lưỡng loại micrô phù hợp nhất cho mục đích sử dụng của sản phẩm sau khi xem xét các thông số quan trọng, cụ thể là tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm, dải động, độ nhạy, tổng méo hòa âm, tương hợp biên độ/pha.

Infineon cung cấp bảng đánh giá tiêu chuẩn có thể được sử dụng dễ dàng với các nền tảng Arduino và Raspberry Pi để xây dựng bản demo nhanh. Tham khảo thông tin tại https://www.infineon.com/cms/en/product/sensor/mems-microphones/