Akustica社CEOのStefan Finkbeiner��

0.87mm角のMEMSマイクチップ
�櫂▲�ースティカ社は、もともと�O動�Z����最�j�}のロバートボッシュからスピンオフした会社だ。MEMSセンサーではもう1社、Bosch Sensor Techも�~�@だが、こちらは2005�Qから�c�效�に��化してモーションセンサーや圧��センサーなどの����を出荷している。�k��(sh┫)のアクースティカは、Sensor TechがカバーしないMEMSの小型マイクに�R��する。しかもファブレスだ。���]はロバートボッシュのラインをファウンドリとして�W(w┌ng)��する。このため、マイクロフォンの性�Δ��屬押⊂嫡J電��を��らし、ノイズを削��し、チップ�C積を縮め、使い�M�}を�屬欧襪海箸暴乎罎任�る。

マイクロフォンをMEMS�\術で作ると小型になるばかりではなく、「��来のECM（エレクトレットコンデンサマイク）ではできなかった表�C実�△�使えるというメリットがある」と、同社CEOのStefan Finkbeiner��(図1)は語る。ECMマイクではリフローはんだを行うと性�Δ�1dB変化したため����を保証できなかった。信頼性試�xは200時間がやっとだという。しかしシリコンのMEMSマイクなら1000時間の信頼性試�xにも耐えられる。

図2　MEMSマイクはメッシュを�W(w┌ng)��、感度を最適化　出�Z：Akustica

新����のAKU230は、MEMSセンサーとプリアンプと����変調�_を1チップのシリコン（0.7mm2）�屬暴言僂靴織妊献織觸侘�の��小型マイクロフォンである（図2）。パッケージに入れたサイズは3.76×4.72×1.25mmと小さい。マイクとしての周�S数��性は3kHzまではほぼフラットだが、周�S数がそれ以�峭發�なると�eち�屬�っていく。パッケージ内で共振するためだ。22kHz���Zに共振周�S数を�eつ。

図3　微細化せずに設��だけで小型化　出�Z：Akustica

同社が開発してきたMEMSマイクは2006�Qには1.9mm角、2008�Qに1.4mm角、2009�Qは1mm角と毎�Q小型化してきた。今�vは0.84mm角とこれまでの最小にしたが(図3)、デザインルールは0.35μmのトランジスタノードを変えずにレイアウトと設��のコンパクション�\術だけで小型にした。配線幅・間隔は共に0.6μm。

狙う�x場はまずラップトップパソコン、次にスマートフォンである。ラップトップパソコンを開いた�X��でディスプレイの���陲縫泪ぅ�を��きたいというニーズがあり、これに応えた。ディスプレイの�屬世函▲�ーボードを�]つ時の音を�Rわないとしている。また、このチップの出��はビットストリームのデジタルだが、これによってアナログでは�Rいがちだったノイズを�Rわずに済んだという。MEMSマイクとアンプとの�{(di┐o)�`が長ければノイズを�Rってしまうが、�]くしかもすぐにA-D変換しているため、ノイズの影�xを�pけずに済んだ。

このチップにおいてCMOSプロセスには外�陲離侫．Ε鵐疋蠅鮖箸ぁ�MEMSプロセスはボッシュをファウンドリとして使う。MEMS-lastのプロセスではあるが、CMOS�v路の配線工��からMEMSファウンドリへ�}渡す。最初の顧客が富士通だったこともあり、CMOSファウンドリは日本のセイコーエプソン（��田工場）を使っている。ボッシュはMEMSファウンドリとして定�hがあるとして�H数の顧客を�Qえているという。

新����は、顧客の要求によってインターフェースをI2CでもPCMでもカスタマイズする。クロック周�S数は2~3MHz。2006�Q以来、基本的な�v路ブロックは変わらないが、メンブレン構�]は変えているという。顧客によって感度や性�Α⊆��S数応答などを最適化し、そのためメンブレンのメッシュやメタル構�]を変えた。

小型のMEMSマイクによって、コストダウンできるだけではなく、今後、スマートフォンに2個のマイクを3個に�\やすこともヘッドセットレコーダとしての応��もあるとしている。

�a度�W定性は水晶並みに
�k��(sh┫)の�櫂汽ぅ織ぅ犲劼蓮⊃緇修鱠�く使わずに発振�_やクロックジェネレータ、共振�_を設�����]する。ここでの��争相�}は水晶である。水晶ではできない、あるいは水晶よりも性�Δ旅發ぅ轡螢灰�MEMS発振�_などを作ることで�x場を開��していく。これまで水晶を使ってきた応��を��てシリコンで��き換える。設��から���]、応��まで「ワンストップショッピングを狙っている」と同社マーケティング担当VPのPiyush Sevalia��（図4）は言う。

図4　SiTime社マーケティング担当VPのPiyush Sevalia��

サイタイムは、周�S数�W定度を0.02ppmから100ppmまでコストとの兼ね合いで、����を揃えている。����は�jきく分けて3�|類ある。振動子（水晶相当）、発振�_、クロックジェネレータである。発振�_はアナログ�v路やPLL（位相ロックループ）を使って1個クロックを作り出す�v路、クロックジェネレータは複数のPLLで複数のクロックを発�擇気擦��v路、と定�Iしている。

図5　SiTimeは発振�_、クロックジェネレータをMEMSで広くカバー

2011�Q2月には発振�_のEncore（アンコール）プラットフォームを設��、周�S数��らぎが±0.5ppmと最も少ないOCXO（oven controlled oscillator）、�a度��償したTCXO（temperature compensated oscillator）、VCXO（voltage controlled oscillator）����向けに発表した後、4月にはSSD（solid state disk）向けの発振�_3�|類と、タブレットPCや電子ブック向けの発振�_SiT8003を矢�Mぎ早に発表した。同社によると、水晶振動子を�W(w┌ng)��する発振�_よりも30%薄く、衝撃や振動には10倍�咾い箸靴討い襦�

Encoreの性�Δ蓮⊆��S数の�a度�W定性が±0.5ppmと小さく、12kHz〜20MHzに渡ってランダムな位相ジッターノイズは0.65psと小さい。このため通信やネットワーク機�_、ワイヤレス、ストレージ機�_に向くとしている。

参考�@料
MEMS��集：半導��の総合��を�擇�したソリューションを提供、フリースケール (2011/05/13)
MEMS��集：ファウンドリ、ファブライトに集中して����群を広げるIMT、VTI (2011/05/17)