先进 MEMS 麦克风驱动助听器卓越灵敏度与可靠性

在全球老龄化和环境噪音加剧的时代，守护听力健康从未如此关键。现代用户要求助听器更小、更省电、声音更清晰——MEMS 麦克风技术完美契合。

世卫组织数据显示，全球超 5% 人口——4.66 亿人——深受致残性听力损失困扰，预计 2050 年将达 9 亿（每 10 人 1 人）。致残性听力损失定义为成人较好耳听阈超 40 dB、儿童超 30 dB。

ResearchAndMarkets.com 预测全球助听器市场 2023 年达 76.2 亿美元，2019-2023 年复合增速 6.4%。市场涵盖助听设备、人工耳蜗、骨传导系统、诊断仪器。

助听器核心功能——捕获环境声以供放大——依赖麦克风。驻极体电容麦克风长期主导，MEMS（微机电系统）麦克风正迅速成为首选。

“MEMS 麦克风提供助听应用所需的可靠性、紧凑性和电声性能，”IHS Markit MEMS 与传感器首席分析师 Manuel Tagliavini 对《Electronic Products》表示。

Knowles Corp. 通讯与投资者关系副总裁 Michael Knapp 强调优势：抗颗粒侵入的坚固设计、领先的灵敏度尺寸比、可编程集成电路提供多功能可调性能。

Knapp 补充，自首代助听健康 MEMS 麦克风上市五年来，预计 2020 年将占助听设备麦克风半数以上。

虽助听器 MEMS 麦克风市场规模仍逊于手机或耳机，但增速迅猛。IHS Markit 估算 2017 年 800 万美元增至 2022 年 4800 万美元，CAGR 42%。

Tagliavini 指出 MEMS 技术现满足医疗级可靠性。“消费电子数十亿出货后，MEMS 麦克风已达医疗用途所需耐用性，”他说。

他补充，受智能手机和耳机需求驱动的尺寸、功耗、成本进步直接惠及助听器。

MEMS 麦克风近期进步超越硬件。传感器阵列实现波束成形和远场感知，复杂算法分类声音——人声、背景噪音等——并选择性放大或衰减。这些原为消费电子定制的特性，现成助听器不可或缺技术。

作为 MEMS 麦克风先驱（90 年代末），Knowles 提供第三、四代助听健康平台，在超紧凑封装中推高灵敏度和噪声性能极限。

MM20 平台实现 70.5 dB 信噪比（SNR）和 121 dB 声压级（SPL），成为市场最低噪声、最高 SNR 尺寸比产品。集成声学传感器、低噪声输入缓冲、输出放大器——适合宽带音频和抗射频干扰应用。

MM25 平台在此基础上增加可编程 ASIC，提供高通用性和超低功耗运行（18 µA 至 31 µA）。支持先进波束成形和麦克风配对，让设计师针对特定助听器架构定制性能。

Knowles 预期持续 MEMS 创新将拓展电压电流范围、解锁新应用、进一步提升助听器制造商电声性能。

Knowles 最新一代助听健康 MEMS 麦克风持续缩小尺寸（图片：Knowles Corp.）

跨大西洋，Sonion a/s 专注助听器和可穿戴听音设备的微声学和微机电技术。关键客户经理 Erik Dashorst 解释，MEMS 麦克风对湿度、温度等环境条件敏感度远低于驻极体麦克风，可直接回流焊接 PCB，省去导线和手工焊接。

Sonion 与 TDK-InvenSense 共同开发的 O 系列 MEMS 麦克风，提供 8 mm³ 和 11 mm³ 两种紧凑体积。关键规格：平均电流 31 µA，灵敏度 -37 dB 1 V/Pa 至 -38 dB 1 V/Pa，噪声 26 dB 至 28.5 dB。

新 P 系列提供改进 SNR、更高灵敏度、极低功耗。灵敏度 -35.5 dB 1 V/Pa 至 -38 dB 1 V/Pa，噪声 24.5 dB 至 25 dB，电池消耗 31 µA 至 32 µA。

Dashorst 强调 P 系列设计为对外部光源不敏感——半导体器件常见问题，可通过特定掺杂策略缓解。他还指出进一步微型化会增加噪声，损害可用性。

Sonion 即将推出的 Q 系列提供平坦响应曲线和极低失真（互调失真 <10%）。与 P 系列不同，Q 系列消除可能导致 10 Hz 左右不期望放大的低频峰值，且不引入滤波器噪声。

Q 系列尺寸与 P/O 系列相似（3.35 × 2.50 mm），灵敏度 -35.5 dB 1 V/Pa 至 -37.0 dB 1 V/Pa。

实验室进展

大多数商用助听器采用外置麦克风，可能造成不适、限制身体活动、加重社会污名。迫切需要微创且高灵敏度的植入式方案。

去年，苏黎世大学和比利时人工耳蜗技术中心宣布研究基于 MEMS 电容麦克风的声学接收器，用于全植入式人工耳蜗（TICI）。耳蜗内声学接收器（ICAR）捕捉外耳和中耳链诱导的耳蜗内压力波动，利用耳朵自然放大和方向性线索。

ams AG 致力于耳鸣治疗新方式，利用环境噪音开发新疗法（图片：ams AG）

奥地利公司 ams AG 率先开创利用环境噪音治疗耳鸣。使用主动降噪硬件，将环境声音转化为个性化耳鸣训练信号。ams 高级副总裁 Verena Vescoli 报告，疗法显著降低耳鸣严重程度，尤其频繁使用时效果持久。

凭借可靠性、坚固结构、最小颗粒侵入、紧凑尺寸和卓越性能，MEMS 麦克风正稳步取代助听器中传统驻极体麦克风。持续研究不断推动包络，为听力健康行业承诺更高灵敏度、更低噪声、更广应用。