高频共振突破：嵌入碳化硅的波纹硅膜如何重新定义 MEMS 麦克风性能 | SISTC创新解决方案

超越 20kHz：高频 MEMS 麦克风技术的创新

工业无损检测、生物医学成像和消费电子产品对超声波信号检测（>20kHz）的需求日益增长，这就要求 MEMS 麦克风在高频响应和信号保真度之间取得平衡。传统的硅电容式传声器在谐振频率和灵敏度之间难以取舍。 SISTC 通过以下措施应对这一挑战 嵌入碳化硅（SiC）的波纹硅膜这为下一代声学传感技术带来了新的可能性。

1.技术原理：通过波纹几何形状和材料异质性进行协同优化

本研究利用 COMSOL 多物理场仿真验证了性能的提升：

1. 波纹硅膜:三维轴对称建模显示了应力均匀性，降低了断裂风险。
2. 碳化硅嵌入技术:
   • 频率扩展:碳化硅的高弹性模量（450GPa）将共振频率从 26kHz 提高到 70kHz（而平面硅膜的共振频率为 63kHz）。
   • 灵敏度权衡:灵敏度仅从 -76dB 下降到 -79dB，优于商用超声波传感器（通常为 -82dB）。
3. 可调性:调整嵌入式材料高度（模拟步长为 0.1 微米）可定制频率-灵敏度平衡。

图 1：嵌入碳化硅的波纹硅膜（示例：COMSOL 应力分布）

2.SISTC 的优势与产品实施

利用这项研究、 SISTC 提供高频 MEMS 麦克风解决方案：
✅ 宽带覆盖范围（20Hz-70kHz）:支持超声波检测和高保真录音。
✅ 工业耐用性:波纹抗疲劳设计可通过 10 万次机械振动循环。
✅ 定制:与碳化硅（SiC）、氮化铝（AlN）和其他异种材料兼容，可实现特殊频率响应。

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3.应用和市场潜力

1. 工业无损检测:超声波探伤仪的裂纹检测精度可达 0.1 毫米。
2. 医学影像:便携式超声波设备的分辨率达到 500 微米。
3. 智能家居:启用宠物超声波指令交互（20-45kHz）。

超声波传感器市场预计将达到 到 2027 年达到 $63 亿美元 (MarketsandMarkets 报告)，年复合增长率为 8.2%。SISTC 与全球医疗设备领先企业合作，将这项技术商业化。

为什么选择 SISTC？

• 多学科模拟:COMSOL/ANSYS 集成可将研发周期缩短 50%。
• 晶圆级粘接:碳化硅和硅之间的界面气泡为零，产量 >99%。
• 全方位认证:符合 IEC 61000-4 EMC 标准。

下载《高频 MEMS 白皮书》→ SISTC 资源中心

结论
高频 MEMS 麦克风正在重新定义声学传感的极限。SISTC 将材料创新与结构优化相结合，提供从模拟到量产的端到端解决方案。如需定制设计或样品，请联系我们的工程团队！

权威参考资料：

• COMSOL 多物理场指南
• IEEE 超声波传感器标准