Les haut-parleurs ne font pas traditionnellement partie de notre couverture, mais l’annonce d’aujourd’hui de la nouvelle technologie d’enceintes xMEMS est quelque chose que tout le monde devrait prendre en considération. Les haut-parleurs à bobine mobile tels que nous les connaissons et qui existent sous une forme ou une autre depuis plus de cent ans et ont été la base de notre expérience de la lecture audio.

Au cours des dernières années, la fabrication de semi-conducteurs est devenue plus courante et plus accessible, la technologie MEMS (Microelectromechanical systems) ayant maintenant évolué au point que nous pouvons concevoir des haut-parleurs avec des caractéristiques fondamentalement différentes des pilotes dynamiques traditionnels ou des unités d’induit équilibrées. Le design «Montara» de xMEMS promet d’être précisément une telle alternative.

xMEMS est une nouvelle start-up, fondée en 2017 avec un siège social à Santa Clara, en Californie et une succursale à Taiwan. À ce jour, la société était en mode furtif, n’ayant pas rendu public de produit jusqu’à aujourd’hui. On dit que les motivations de l’entreprise brisent les barrières technologiques des enceintes depuis des décennies et réinventent le son avec de nouvelles solutions innovantes en silicium pur, en utilisant une vaste expérience que ses fondateurs ont accumulée au fil des ans dans différentes maisons de conception MEMS.

La fabrication du haut-parleur en silicium pur xMEMS est très différente de celle d’un haut-parleur conventionnel. Comme le haut-parleur est essentiellement une seule pièce monolithique fabriquée via votre processus de fabrication de lithographie typique, un peu comme la conception d’autres puces en silicium. En raison de cet aspect de conception monolithique, la ligne de fabrication est beaucoup moins complexe que les conceptions de bobine acoustique qui ont une pléthore de composants qui doivent être assemblés avec précision – une tâche qui, selon les estimations, nécessiterait des milliers de travailleurs d’usine.

La société ne voulait pas divulguer le nœud de processus réel de la conception, mais s’attendait à quelque chose de très grossier dans la gamme des microns – ils ont seulement confirmé qu’il s’agissait d’une technologie de plaquette de 200 mm.

Outre la simplification de la ligne de fabrication, un autre gros avantage de l’aspect lithographique d’un haut-parleur MEMS est le fait que sa précision de fabrication et sa répétabilité sont nettement supérieures à celles d’une conception de bobine mobile plus variable. Les aspects mécaniques de la conception présentent également des avantages clés, par exemple un mouvement de membrane de consistance plus élevée qui permet une réactivité plus élevée et un THD plus faible pour une annulation active du bruit.

La conception Montara de xMEMS est fournie dans une puce en silicone de 8,4 x 6,06 mm (50,9 mm²) avec 6 soi-disant «cellules» de haut-parleur – les éléments MEMS de haut-parleur individuels qui sont répétés à travers la puce. La réponse en fréquence du haut-parleur couvre la gamme complète de 10 Hz à 20 kHz, ce qui pose problème aux pilotes dynamiques actuels ou aux pilotes d’induit équilibrés, et pourquoi nous voyons plusieurs de ces haut-parleurs utilisés pour couvrir différentes parties de la plage de fréquences.

La conception aurait des caractéristiques de distorsion extrêmement bonnes, capables de rivaliser avec les conceptions magnétiques planes et promet de n’avoir que 0,5% de DHT à 200 Hz – 20 KHz.

Comme ces haut-parleurs sont piézo-électriques capacitifs par rapport au courant, ils sont capables de réduire la consommation d’énergie à des fractions de celle d’un pilote de bobine acoustique typique, en n’utilisant que 42 µW de puissance.

La taille est également un avantage clé de la nouvelle technologie. Actuellement, xMEMS produit une solution d’emballage standard avec le son sortant perpendiculairement de l’emballage qui a l’empreinte de 8,4 x 6,05 x 0,985 mm susmentionnée, mais nous verrons également une solution de tir latéral qui a les mêmes dimensions, mais permet aux fabricants de mieux gérer la conception interne des écouteurs et le positionnement des composants.

Dans l’unité imprimée 3D ci-dessus sans aucune optimisation en termes de conception sonore, xMEMS a facilement réussi à concevoir un écouteur de dimensions similaires à celles des conceptions standard actuelles. En fait, les produits commerciaux sont susceptibles de paraître beaucoup mieux et de mieux profiter des économies de taille et de volume qu’une telle conception permettrait.

Un aspect clé du piézo-entraînement capacitif est qu’il nécessite une conception d’amplificateur différente de celle d’un haut-parleur classique. Montara peut être piloté jusqu’à 30 V crête à crête, ce qui est bien au-dessus de la plage de vos conceptions d’amplificateurs existantes. En tant que tel, les clients souhaitant déployer une conception d’enceintes MEMS telle que la Montara ont besoin d’une puce compagnon supplémentaire, telle que la LM48580 de Texas Instruments.

À mon avis, c’est l’un des principaux obstacles à une adoption plus répandue de la technologie car elle limitera son utilisation à des solutions plus intégrées qui offrent en fait la conception d’amplificateur appropriée pour piloter les haut-parleurs – de nombreuses solutions audio existantes auront besoin un adaptateur / amplificateur supplémentaire si un fournisseur décide réellement de créer un casque d’écoute « muet » non intégré (comme dans vos écouteurs / écouteurs 3,5 mm classiques).

Les écouteurs TWS (True Wireless Stereo) sont évidemment le principal marché cible pour le Montara car l’aspect de l’amplificateur peut être pris en compte lors de la conception, et ces produits peuvent pleinement profiter des avantages de la taille, du poids et de la puissance de la nouvelle technologie d’enceintes.

Dans les mesures, en utilisant le prototype d’écouteur imprimé en 3D brut décrit précédemment, xMEMS montre que le haut-parleur Montara MEMS a un SPL significativement plus élevé que toute autre solution d’écouteurs, avec des modèles de production atteignant pleinement le SPL de 115 dB ciblé (le prototype n’avait que 5 des 6 cellules actif). La réponse en fréquence native ici est beaucoup plus élevée dans les fréquences plus élevées, ce qui permet aux fournisseurs de disposer d’une marge pour adapter et filtrer la signature sonore dans leurs conceptions. Le filtrage est beaucoup plus facile que l’augmentation à ces fréquences.

Le THD à 94 dB SPL est également bien meilleur que même une paire sans nom d’IEM professionnels à 900 $ – et encore une fois, il est souligné que ce n’est qu’un design brut sans aucune optimisation audio.

En termes de coût, xMEMS n’a divulgué aucun chiffre précis, mais a partagé avec nous qu’il se situerait dans la gamme des conceptions d’armatures équilibrées actuelles. Le haut-parleur Montara de xMEMS échantillonne désormais les fournisseurs, avec une production de masse attendue au printemps de l’année prochaine – les appareils commerciaux des fournisseurs devraient également voir le jour à cette époque.