"Hey Goosilexa, mag ik gaan zwemmen?" Vandaag, we krijgen synthetisch gesproken antwoorden op vragen die bedoeld zijn om onze beslissingen gemakkelijker te maken. Meer en meer, op spraak gebaseerde diensten infiltreren in het dagelijks leven. Grote leveranciers van hardware en inhoud, zoals Apple, Google en Amazon laten hun bedrijf al lang groeien met krachtige persoonlijke spraakassistenten.

in 2016, Bragi, een startup gevestigd in München, lanceerde de Dash, de eerste zogenaamde "hoorbare, " de aanzet tot de evolutie van het "Internet of Voice" met draadloze oortelefoons. Dankzij de mogelijke alomtegenwoordigheid in het oor, Commerciële diensten en mogelijkheden voor persoonlijke assistentie kunnen binnenkort net zo gewoon worden als smartphones vandaag de dag zijn.

Het idee van een Internet of Voice dat permanent in het oor wordt gedragen, krijgt vorm, de weg vrijmaken voor hearables om zichzelf te bevrijden van de status van accessoires als louter afspeelapparaten en om de erfenis van de smartphone op te eisen. Privacy- en gegevensbescherming en betrouwbare gebruikersidentificatie zijn twee factoren die essentieel zijn voor acceptatie. Krachtige edge computing vereist voor spraakherkenning, semantische verwerking en het lezen van de "akoestische vingerafdruk" zijn nodig om deze factoren te ondersteunen.

Net als een persoonlijke firewall, gebruikers moeten uiteindelijk hun eigen regels bepalen die bepalen welke gesproken inhoud in de cloud wordt vrijgegeven en welke beperkt is tot lokaal gebruik in het hoorbare. De energiebehoefte van de hearables wordt daarom bepaald door radio-interfaces en audioprocessors. Het is duidelijk dat energiezuinige componenten nodig zijn om de maximaal gewenste looptijd te garanderen. Omdat het menselijk oor van nature zeer beperkte ruimte biedt voor een batterij, componenten moeten werken met de laagst mogelijke energiebudgetten.

Samen met de Brandenburgse Technische Universiteit Cottbus-Senftenberg (BTU), wetenschappers van het Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems (IPMS) in Dresden en Cottbus hebben een nieuwe, energiezuinige akoestische transducer principe voor in-ear speakers. Deze centrale kerncomponent is nu voor het eerst in detail gepresenteerd in Natuurmicrosystemen en nano-engineering .

Geen conventioneel membraan meer gebruiken, het nieuwe principe van de akoestische transducer bestaat uit het buigen van actuatoren die lijken op de snaren van een harp die in het volume van een siliciumchip worden geplaatst. In de 20 µm dunne buigtransducer zijn nieuwe typen Nano-e-Drive (NED)-actuatoren voor elektrostatisch buigen geïntegreerd. De spanning van het audiosignaal laat de actuatoren trillen. Om akoestische kortsluiting aan beide kanten te voorkomen, een team van wetenschappers onder leiding van Bert Kaiser, Holger Conrad en prof. Harald Schenk verlijmden twee siliciumwafellagen met invoer- en uitvoersleuven aan de boven- en onderkant van de buigactuator. Daarom wordt geluid gegenereerd in microscopisch kleine luchtkamers door de beweging van NED-actuatoren in de siliciumchip. Het akoestische transducerprincipe maakt een volledige op silicium gebaseerde technologie mogelijk en maakt de productie van een microluidspreker als micro-elektromechanisch systeem (MEMS) mogelijk.

IPMS-wetenschappers en hun BTU-collega's hebben het volledig nieuwe transducerprincipe bewezen met metingen in het laboratorium. interessant, het principe werd gebruikt om geluidsdrukken van meer dan 100 dB op een klein chipgebied te demonstreren. Het gelijktijdig bevorderen van miniaturisatie en het verhogen van de luidheid en geluidskwaliteit over een bijzonder groot frequentiebereik vormt de volgende belangrijke uitdaging. Het doel is om 120 dB te genereren uit minder dan 10 mm ² chip gebied. De combinatie van het elektrostatische omzetterprincipe met elektronische versterkerschakelingen belooft energie-efficiënte systemen die, naast hun gebruik in in-ear headsets, zijn bijzonder geschikt voor gebruik in hearables of zelfs hoortoestellen. In de publicatie werd een gevoeligheid van 100 dB/mW voor het hele systeem vermeld.

De in de publicatie beschreven siliciumtechnologie is compatibel met typische fabricageprocessen van micro-elektronica (CMOS-compatibiliteit) en maakt geen gebruik van speciale materialen zoals lood-zirkonium-titanaat (PZT). In feite, de infrastructuur voor elektronica-integratie, verpakkingen en de massaproductie bestaat dus al. Als we de huidige situatie vergelijken met de toestand van MEMS-gebaseerde microfoons meer dan 10 jaar geleden, commercieel succes met een hoge marktpenetratie is te verwachten voor de nieuwe NED-gebaseerde MEMS-audiotransducerbenadering. Volgens prof. Harald Schenk, plannen om een ​​nieuw bedrijf op te richten voor de marketing van de microspeaker zijn in de maak.