동전보다 작은 MEMS 스피커 개발

미국 스타트업 ‘엑스멤스(xMEMS)’가 세계 최초로 MEMS 기술을 이용해 실리콘 기판 하나에 스피커 ‘몬타라(Montara)’를 개발했다.

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems, 마이크로 전자기계시스템)는 마이크로미터(100만분의 1미터) 이하 정밀도로 제작한 기계를 말한다.

엑스멥스는 2017년에 설립된 스타트업으로 지금까지 제품을 일체 출시를 하지 않고 기업 활동을 비밀리에 추진하고 있었다. 첫 제품 몬타라 출시와 함께 그동안 침묵을 깬 엑스멤스는 음악이나 동영상, 게임 등 미디어 소비가 늘어나는 가운데 스피커를 목표로 삼았다.

기존 스피커 제조는 수천 명 규모 생산시설이 필요하다. 또한 설계에서도 복잡하고 정밀하게 조립하는 코일 기반에 비해 간략하다. 엑스멤스는 기존 스피커 기술 장벽을 넘어 실리콘 기술을 이용, 8.4 x 6.06mm 실리콘(50.9mm⊃2;)에 MEMS 소자 6개를 탑재한 ‘단일칩 공집적(monolithic co-integration)’ 방식으로 설계했다.

몬타라는 세계 최초의 IP-57 등급 마이크로 스피커로 방수와 방진 기능이다. 음량은 115dB로 전체 대역폭은 20Hz-20kHz다. 또한 200Hz ~ 20Khz에서 왜율(THD, total harmonic distribution)은 0.5% 이하다. 특히 소비 전력은 전류 구동이 아닌 압전 구동이기 때문에 42μW(마이크로와트)다.

MEMS 스피커는 크기를 줄일 수 있다는 장점도 있다. 엑스멥스가 제공할 예정인 표준 패키지 크기는 8.4 × 6.05 × 0.985mm로 이어폰 등 작은 장치에 들어가는 크기다.

하지만 몬타라는 압전으로 구동하기 때문에 기존 스피커와는 다른 설계가 필요하다. MEMS 스피커를 도입하는 경우 추가 컴패니언 칩이 필요하다. 이는 MEMS 스피커 확산을 방해하는 가장 큰 장애물이다.

현재 몬타라는 공급 업체에 시험용으로 공급하고 있으며 2021년 4월에 대량 생산이 시작될 예정이다. 제품은 2종류로 윗부분에 구멍이 있는 표준 패키지와 측면에 구멍이 있는 표준 패키지가 출시된다.

김한비 기자 itnews@