"Ehi Goosilexa, posso andare a nuotare?" Oggi, riceviamo risposte sinteticamente parlate a domande volte ad aiutare a rendere più facili le nostre decisioni. Sempre più, i servizi vocali si infiltrano nella vita di tutti i giorni. I principali fornitori di hardware e contenuti come Apple, Google e Amazon hanno da tempo fatto crescere le loro attività con potenti assistenti vocali personali.

Nel 2016, Bragi, una startup con sede a Monaco di Baviera, ha lanciato The Dash, il primo cosiddetto "ascoltabile, " innescando l'evoluzione dell'"Internet of Voice" con gli auricolari wireless. Grazie alla possibile onnipresenza nell'orecchio, i servizi di base e le possibilità di assistenza personale potrebbero presto diventare comuni come lo sono oggi gli smartphone.

L'idea di un Internet of Voice indossato permanentemente nell'orecchio sta prendendo forma, spianando la strada agli ascoltabili per liberarsi dallo status di accessori come semplici dispositivi di riproduzione e muoversi per rivendicare l'eredità dello smartphone. La privacy e la protezione dei dati e l'identificazione affidabile dell'utente sono due fattori chiave per garantire l'accettazione. Richiede un potente edge computing per il riconoscimento vocale, l'elaborazione semantica e la lettura dell'"impronta acustica" sono necessarie per supportare questi fattori.

Proprio come un firewall personale, gli utenti dovrebbero in definitiva stabilire le proprie regole che regolino quali contenuti parlati vengono rilasciati nel cloud e quali sono limitati all'uso locale nell'udibile. Il fabbisogno energetico degli ascoltabili è quindi determinato da interfacce radio e processori audio. È chiaro che sono necessari componenti ad alta efficienza energetica per garantire la massima autonomia desiderata. Poiché l'orecchio umano offre naturalmente uno spazio molto limitato per una batteria, i componenti devono operare con i budget energetici più bassi possibili.

Insieme alla Brandenburg Technical University Cottbus-Senftenberg (BTU), scienziati dell'Istituto Fraunhofer per i microsistemi fotonici (IPMS) con sede a Dresda e Cottbus hanno sviluppato un nuovo, principio del trasduttore acustico ad alta efficienza energetica per altoparlanti in-ear. Questo componente centrale è stato presentato in dettaglio per la prima volta in Microsistemi naturali e nanoingegneria .

Non si usa più una membrana convenzionale, il nuovo principio del trasduttore acustico consiste nel piegare attuatori simili alle corde di un'arpa posti all'interno del volume di un chip di silicio. Nuovi tipi di attuatori di piegatura elettrostatica Nano-e-Drive (NED) sono stati integrati nel trasduttore di piegatura sottile da 20 µm. La tensione del segnale audio fa vibrare gli attuatori. Per evitare cortocircuiti acustici su entrambi i lati, un team di scienziati guidati da Bert Kaiser, Holger Conrad e il Prof. Harald Schenk hanno unito due strati di wafer di silicio con slot di input e output sulla parte superiore e inferiore dell'attuatore di piegatura. Il suono viene quindi generato in camere d'aria microscopiche a causa del movimento degli attuatori NED all'interno del chip di silicio. Il principio del trasduttore acustico consente una tecnologia completa a base di silicio e consente la produzione di un microaltoparlante come sistema microelettromeccanico (MEMS).

Gli scienziati dell'IPMS ei loro colleghi BTU hanno dimostrato il principio del trasduttore completamente nuovo con misurazioni eseguite in laboratorio. interessante, il principio è stato utilizzato per dimostrare pressioni sonore superiori a 100 dB su una piccola area di truciolo. Promuovere contemporaneamente la miniaturizzazione aumentando il volume e la fedeltà audio su una gamma di frequenze particolarmente ampia rappresenta la prossima importante sfida. L'obiettivo è generare 120 dB da meno di 10 mm ² zona del chip. La combinazione del principio del convertitore elettrostatico con i circuiti di amplificazione elettronici promettono sistemi efficienti dal punto di vista energetico che, oltre al loro uso negli auricolari in-ear, sono particolarmente adatti per l'uso in apparecchi acustici o anche apparecchi acustici. Nella pubblicazione è stata riportata una sensibilità di 100 dB/mW per l'intero sistema.

La tecnologia al silicio descritta nella pubblicazione è compatibile con i tipici processi di produzione della microelettronica (compatibilità CMOS) e non utilizza materiali speciali come piombo-zirconio-titanato (PZT). Infatti, l'infrastruttura per l'integrazione elettronica, l'imballaggio e la produzione in serie, quindi, esistono già. Confrontando la situazione odierna con lo stato dei microfoni basati su MEMS più di 10 anni fa, è prevedibile un successo commerciale con un'elevata penetrazione di mercato per il nuovo approccio di trasduttore audio MEMS basato su NED. Secondo il prof. Harald Schenk, sono in corso piani per fondare una nuova società per la commercializzazione del microaltoparlante.