世界初のコインよりも小さなモノリシックスピーカーがMEMS技術により誕生

コンピューターで使われるCPUなどの半導体製品は、微細加工技術によってシリコンダイに回路パターンを転写して製造されており、その微細加工技術で製造したミクロン単位の部品からなる機械は「微小電気機械システム(MEMS)」と呼ばれます。アメリカのスタートアップ「xMEMS」が世界で初めて、MEMS技術を用いてひとつのシリコン基板から製造するモノリシックなスピーカー「Montara」を発表しました。

xMEMS | xMEMS Launches Montara, World’s First Monolithic True MEMS Speaker
https://xmems.com/xmems-launches-montara-worlds-first-monolithic-true-mems-speaker/

xMEMS Announces World's First Monolithic MEMS Speaker
https://www.anandtech.com/show/15894/xmems-announces-worlds-first-monolithic-mems-speaker

MEMSとは、センサーや電子回路をひとつのシリコン基板などの上に微細加工技術によって集積化した、大きさがミクロン単位の機械のこと。村田製作所の「村田製作所チアリーディング部」にもMEMSの技術が活用されています。

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xMEMSは2017年に設立されたスタートアップで、これまで一切の製品リリースを行わず企業活動を秘密裏に行っていましたが、Montaraのリリースとともに沈黙を打破。xMEMSの共同創立者であるJoseph Jiang氏は、音楽や動画、ゲームなどのメディア消費が増え続ける中で、スピーカーは数十年前から変わらずボイスコイル技術を用いている状況であると指摘。ボイスコイル技術によるスピーカー製造は数千人規模の工場施設を必要としたり、品質がばらついたりする問題があるとのこと。xMEMSはこうした古いスピーカー技術の障壁を打破し、シリコン技術を用いて音の再発明を遂げることを目指しています。

xMEMSの開発した「Montara」は、一般的なシリコンチップ製造に利用される微細加工技術によって製造されるスピーカーです。MEMSスピーカーは従来のスピーカーよりも製造ラインを簡素にすることが可能であるとともに、製造プロセスの精度や再現性も向上できるとAnandTechの編集者であるAndrei Frumusanu氏は語っています。

Montaraは8.4×6.06mmのシリコンダイにスピーカーとなるMEMS素子を6つ搭載しています。音圧レベルは115dBで、10Hzから20KHzまでの周波数特性をカバー。200Hzから20KHzまでの全高調波歪は0.5％以下であることが保証されています。Montaraは電流駆動ではなく圧電駆動であるため、消費電力は一般的なボイスコイルスピーカーの数分の1にあたる42μWに抑えられているとのこと。また、IP-57に準拠した世界初のスピーカーだとxMEMSは説明しています。

MEMSによるスピーカー製造は、サイズを小さくできるというメリットもあります。xMEMSが提供予定の標準パッケージのサイズは8.4×6.05×0.985mmであり、イヤホンなどの小さいデバイスにも収まるサイズです。

Montaraは圧電駆動なので、従来のスピーカーとは異なるアンプ設計が必要であるとFrumusanu氏は指摘。MontaraのようなMEMSスピーカーを導入する場合は、追加のコンパニオンチップが必要であり、これはMEMSスピーカーの普及を妨げる大きな障害であるとFrumusanu氏は語っています。

Montaraは2021年4月に一般向け製造が予定されており、天面に穴がある標準パッケージと、側面に穴があるサイドフィルパッケージの2種類がラインナップされる予定です。