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Micrófonos MEMS más baratos
Los microprocesadores y los chips de memoria se han ido reduciendo a medida que aumentaba su rendimiento. Pero, en su mayor parte, la tecnología de los micrófonos se ha quedado atrás. Ahora una empresa con sede en Pittsburgh, Acústica , también está ayudando a mejorar la velocidad de esos dispositivos mediante la construcción de micrófonos directamente en circuitos integrados, utilizando un proceso que es casi idéntico a la forma en que los fabricantes de chips producen microprocesadores en masa.
La fabricación de un micrófono en un chip dará lugar a micrófonos más pequeños y menos costosos que podrían ofrecer grabadores de audio de mejor calidad para teléfonos celulares, cámaras y llamadas de protocolo de voz sobre Internet (VoIP), dice Ken Gabriel, cofundador y director de Akustica. oficial de tecnología.
Durante años, los investigadores han construido pequeños micrófonos y otros dispositivos con componentes mecánicos y eléctricos (giroscopios, acelerómetros, sensores de presión) utilizando materiales semiconductores. Estos dispositivos se conocen como MEMS (para sistemas microeléctrico-mecánicos). Los fabricantes de micrófonos MEMS fabrican los dispositivos depositando capas de silicio. Luego, la mayoría de ellos completan un paso separado: unir el micrófono a un chip que contiene circuitos para manipular el sonido una vez que se recopila.
Gabriel cree que el enfoque de su empresa simplifica el proceso al fabricar el micrófono y los circuitos en el mismo chip, al mismo tiempo y utilizando los mismos materiales.
El mercado de micrófonos MEMS está creciendo, especialmente para las computadoras portátiles, porque un número cada vez mayor de personas usa los servicios de VoIP en sus computadoras portátiles, dice Gabriel. Y, sostiene, el micrófono tradicional que no es MEMS en la mayoría de las computadoras portátiles no es ideal para VoIP.
Estos sistemas convencionales están hechos de micrófonos de condensador Electret, o ECM, así como cableado y circuitos que transportan la señal de audio y la procesan. Un ECM captura el sonido en su forma analógica. Esta señal analógica se envía a un circuito que la convierte en información digital. Sin embargo, en el camino, la señal analógica está sujeta a interferencias de campos eléctricos producidos por el monitor de una computadora y la antena Wi-Fi. Para evitar la degradación de la calidad del sonido, un ECM debe aislarse de estos campos. Este aislamiento hace que el sistema sea voluminoso y limita su ubicación en una computadora portátil; Los ECM a menudo se encuentran cerca del teclado, un lugar incómodo para dirigir la conversación cuando se usa VoIP o videoconferencia.
El sistema de Akustica es más compacto que los sistemas de micrófonos tradicionales porque captura el sonido y lo convierte en una señal digital en el mismo chip. Cuando las ondas sonoras golpean la membrana del micrófono, una malla metálica delgada en el medio del chip, vibra y produce un voltaje que contiene información sobre la señal de sonido analógica. Pero dado que la señal analógica se produce y se convierte en una señal digital en el mismo chip, nunca tiene que experimentar el duro entorno electromagnético fuera del circuito. Y, dado que la interferencia es un problema menor, no se necesita aislamiento. Esto permite a los ingenieros colocar el micrófono en cualquier lugar donde un chip pueda caber en una computadora portátil; varios micrófonos Akustica pueden incluso caber en el marco que rodea el monitor de una computadora portátil, dice Gabriel.
Para construir sus micrófonos, la empresa se asoció con instalaciones que fabrican otros tipos de chips. Al igual que con otros chips, los de Akustica están hechos de capas de materiales semiconductores, materiales aislantes y metales. Para agregar un micrófono, los ingenieros modificaron el diseño de algunas capas para hacer una membrana del mismo metal utilizado en los circuitos. Después de esto, dice Gabriel, el chip se procesa posteriormente, lo que incluye pasos para eliminar parte del silicio del chip para revelar la membrana metálica enterrada. Este procesamiento final, agrega, se puede realizar de forma económica y rápida.
Debido a que es relativamente económico producir semiconductores en masa, la técnica Akustica podría convertirse en el método de menor costo para construir un micrófono, dice Jonathan Bernstein, investigador de Cambridge, MA. Laboratorio Draper , que funciona con sistemas de micrófonos pequeños. Sin embargo, agrega, hay una compensación cuando se usa un proceso de semiconductores para hacer un dispositivo como un micrófono. Se podría hacer un sistema acústico potencialmente de mayor calidad, dice, si el diseño no se limitara a los mismos materiales utilizados en el circuito.
Y aunque integrar un micrófono en un circuito podría ser ventajoso para algunas aplicaciones, puede que no sea necesario para otras, dice Levent Degertekin , profesor de ingeniería mecánica en el Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta. Los fabricantes de audífonos no quieren esas capacidades integradas, dice, porque tienen sus propios circuitos digitales que funcionan bien. En cambio, dice, la mejor aplicación en este momento para micrófonos de un solo chip es el mercado de las computadoras portátiles.
Akustica, que surgió de un proyecto de investigación de la Universidad Carnegie Mellon en 2001, comenzó a enviar su primer micrófono a principios de este año. El dispositivo se usa actualmente en algunas computadoras portátiles Fujitsu, y el mes pasado la compañía anunció un segundo producto que combina dos micrófonos en un cable para capturar más sonido. Se espera que aparezca en productos a finales de año.