Innovationspreis: Monatssieger März
20. März 2020 11:26  Uhr

Der neue Standard für Mikrofone

Infineon Technologies verbessert mit seinen „Sealed Dual Membrane“-Mikrofonen nicht nur die Performance von Alexa und Co. im privaten Umfeld. Auch in der Industrie wird Spracherkennung immer wichtiger.

Dr. Johann Strasser ist der Projektleiter für SDM-Technologie bei Infineon in Regensburg. |Foto: Stefan Ahrens

Von Stefan Ahrens

REGENSBURG. Egal ob Alexa, Siri, Cortex oder der Google Asisstant: Wer es sich gern nach Feierabend auf dem Sofa bequem macht, um sich von seinem bevorzugten Sprachassistenten seine Lieblingsmusik vorspielen zu lassen, muss sich meist erst einmal bei dem jeweiligen Gerät Gehör verschaffen. Denn oft verhindern Nebengeräusche, verschiedene Stimmen innerhalb des Raums oder auch eine zu weite Entfernung vom Gerät, dass Alexa und Co. die Anweisungen ihres Besitzers richtig ausführen können. An dessen möglicherweise schlechten Aussprache liegt dies aber meistens nicht, sondern so gut wie immer an der Qualität des bei dem Gerät verwendeten Mikrofons.

Sprachgesteuerte Systeme werden immer populärer, das Versenden von Audioaufzeichnungen und Sprachnachrichten nimmt rasant zu. Doch nicht nur im Alltag übernehmen, sichtbar oder unbemerkt im Hintergrund, Technologien wichtige Aufgaben, die durch Sensoren bedient werden. Auch in der Industrie werden sie immer beliebter, etwa um Befehle nicht mehr auf einem Display eintippen zu müssen, sondern die menschliche Sprache als Interface zu nutzen.

Infineon-Mikrofone in vielen Produkten enthalten

„Bis zum Jahr 2023 wird es sechs Milliarden Geräte geben, an denen ein oder mehrere Mikrofone angebracht sein werden“, weiß Dr. Johann Strasser, Leiter Technology Integration am Infineon-Standort Regensburg. „Diese befinden sich nicht nur an Sprachassistenten wie Alexa, sondern auch an Smartphones, Laptops, I-Pads oder–was viele nicht wissen – auch an Kopfhörern“, so der promovierte Entwicklungsingenieur. Diese Kopfhörermikrofone, sogenannte MEMS-Mikrofone – das Kürzel steht für Mikro-Elektro-Mechanische Systeme –, dienten jedoch nicht nur zum Hineinsprechen, sondern auch dazu, Störgeräusche und Rauschen zu minimieren. „Deswegen wird es in Zukunft wichtig sein, dass es noch intelligentere Mikrofone gibt, die in der Lage sind, zwischen verschiedenen Stimmen und Geräuschen zu unterscheiden sowie auch auf größere Entfernungen hin Befehle korrekt auszuführen.“ Die Leistung gegenwärtiger Mikrofone schränke jedoch oft das Potenzial der heutigen Spitzengeräte ein, so Strasser.

Perfekter Zuhörer

Das neue „Sealed Dual Membrane“-Mikrofon (SDM-Mikrofon) von Infineon jedoch ermöglicht eine 40-prozentige Steigerung bezüglich der Erkennung leiser und flüsternder Stimmen sowie potenziell schwer verstehbarer Befehle. Es definiert damit einen neuen Standard für hochentwickelte Digitalmikrofone. Es ist zu 100 Prozent staub- und gleichzeitig nahezu wasserdicht und wird seit Kurzem nach mehrjähriger Planungs- und Entwicklungszeit in unzähligen Produkten ausgeliefert: „Mit großer Wahrscheinlichkeit nutzen viele Leser der Wirtschaftszeitung Produkte mit unseren Mikrofonen, ohne es zu wissen“, sagt Johann Strasser. Entwickelt und produziert wird laut Strasser am Standort Regensburg in Zusammenarbeit mit Kollegen vom Infineon-Standort München. Diese jüngste Generation der Infineon-MEMS-Mikrofone führt eine ganz neue Leistungsklasse für digitale Mikrofone ein, die die bestehenden Beschränkungen der Audiokette überwindet. So überzeugt das SDM-Mikrofon in allen wichtigen Leistungsparametern. Es gibt beim Signal-Rausch-Verhältnis, bei der harmonischen Gesamtverzerrung und beim akustischen Überlastpunkt aktuell die Bestmarken vor.

Vorsprung durch Innovationen aus Regensburg

Erreicht wird das durch eine Weiterentwicklung der bestehenden MEMS-Technologie. Kernstück des Mikrofons ist ein Kondensator, der anders als bei herkömmlichen MEMS-Mikrofonen aus zwei beweglichen Membranen besteht und gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist. Im Inneren der beiden Membranen befindet sich eine unbewegliche Gegenelektrode. Bei herkömmlichen MEMS-Mikrofonen führt die Bewegung der Membran zu einem Rauschsignal, weil sich die Luft im Innenraum des Kondensators mitbewegt. Beim SDM-Mikrofon ist der Druck im Inneren des Kondensators reduziert, was das Rauschsignal minimiert. In Kombination mit der geringen Baugröße, die vor allem für mobile Anwendungen wie Smartphones und Laptops wichtig ist, ist das neue Bauteil ungeschlagen. Somit sind die innovativen Mikrofone von Infineon die Voraussetzung für eine moderne Kommunikation und ermöglichen erst den weiteren Fortschritt auf dem Weg zu einer optimalen Sprachsteuerung.