노블과 xMEMS가 전략적으로 제휴, 모든 이어폰 제조사가 관심을 갖는 'MEMS 스피커'란?

박지훈 2023.12.24. 09:16

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2023년 12월 23일 10:00

아스키

　Noble Audio와 xMEMS는 MEMS 스피커 제공에 대해 전략적 파트너십을 맺었다고 발표했으며, 이에 맞춰 일본에서도 Noble Audio 수입 대리점 에미라이와 xMEMS Japan의 합동 프레스 행사가 개최되었다.

FALCON MAX

　에미라이는 xMEMS의 마이크로스피커 코웰을 탑재한 완전 무선이어폰 팔콘맥스를 국내에서 취급할 예정이다.발매일등의 상세는 미정이지만, 실제 기기는 12월 9일과 10일 개최의"포타페스 2023 겨울 아키하바라"에서도 공개되고 있다.

모든 이어폰 제조사가 관심을 갖는 MEMS 스피커

　xMEMS Japan의 Mark Wood(마크 우드) 부사장은 xMEMS의 제품 로드맵과 기술적 우위성에 대해 해설했다.Mark Wood씨 자신은 일본의 고객만을 담당하고 있기 때문에 타 메이커와의 비교는 어렵지만, 파트너십은 월드 와이드의 상당히 긴밀한 것이며, xMEMS의 미국 팀이 직접 Noble Audio를 지원한다고 한다.덧붙여 xMEMS는 8월에 Creative Technology와도 동종의 계약을 맺고 있어, 「Aurvana Ace」시리즈등이 등장하고 있다.

Mark Wood씨는 일본에서 30년 이상의 경력을 가지고, 과거 개척자에 소속되었을 때에는 「Exclusive M7」등의 고급 오디오 제품의 개발에 종사하고 있었다고 한다.오디오 마인드가 넘치는 인물이기도 하다

　또 향후 다른 일본 업체들로부터 MEMS 스피커 탑재 이어폰이 등장할 것이냐는 질문에 대해서는 직접적인 언급을 삼갔다.한편으로 「어느 메이커나 흥미는 있을 것」이라고, 시장의 분위기를 느끼게 하는 말도 있었다.

다루기 쉽고 오디오 성능도 뛰어나다

　xMEMS나 동사의 MEMS 스피커에 관한 설명은 대체로 과거의 기사에 준하는 내용.더불어 2024년 CES에서 시위를 첫 선보일 예정인 신제품도 언급했다.

　MEMS는 가동 부분을 갖는 실리콘 칩을 말한다.이것을 공기 진동에 활용하여 소리를 내는 것이 MEMS 스피커이다. xMEMS의 마이크로 스피커에서는 전압을 가하면 변형되는 박막 피에조를 액츄에이터로 하여 공기를 진동시키는 구조로 되어 있다.

　구동에는 바이어스 전압을 걸어야 하기 때문에 전용 앰프가 필요한데, 'Aptos'라는 칩형 앰프도 준비하고 있다.앰프는 세트 메이커가 독자적으로 개발할 수도 있지만, 앰프의 소형화나 설계/제조의 수고를 들이지 않고 사용할 수 있도록 기본적인 요소를 모듈화하여 제공.이를 사용하면 완전 무선 이어폰 등 개발 비용과 개발 기간을 크게 단축할 수 있는 셈이다.

MEMS 드라이버(윗단이 Montara, 중단이 Cowell, 하단이 Montara Plus)와 그것과 조합하는 앰프(Aptos). 각각 위에 소리를 내는 타입과 옆으로 소리를 내는 타입이 있다.중단우측의 BEM-122는 필요한 부품을 기판에 실장하여 모듈화한 것

　제품으로는 2020년 발표해 이듬해 여름부터 양산을 시작한 'Montara'가 시작됐다.2023년 들어 팔콘맥스도 채용한 코웰과 고음질 IEM용 몬테라 플러스 양산이 시작됐다.자세한 내용은 미공개지만 Cypress라는 신제품도 개발 중인 것으로 알려졌다.

　이 중 Cowell은 주로 하이브리드형 이어폰의 고역 재생에 적합한 소형 유닛으로 사이즈는 폭 6×깊이 3.2×높이 1.15mm.BA형 드라이버와 같은 정도의 풋프린트로, 높이는 1/3으로 억제하고 있다.BA형 드라이버 1기로 풀레인지를 커버하기는 어렵지만 코웰은 40kHz까지의 대역을 커버해 풀레인지 사용도 가능하다.

Cowell이나 Montara Plus에서는 실리콘에 박막 피에조를 실장한 진동 부분을 좌우로 마주하여 배치하고 있다.10V의 바이어스 전압을 곱하면 평평해지고 음성 신호를 통해 전압이 변화하면 그에 따라 펄럭펄럭 움직인다.상호 간섭하지 않도록 중앙에 틈새가 마련돼 공기 스프링의 영향도 받기 어렵다.결과 일반 운전자처럼 고역 특성이 떨어지지 않는 것도 장점이다.박막이라고 쓰면 부드러울 것 같지만, 실제로는 딱딱하고 형상 변화가 어려운 것으로 되어 있다고 한다.

　다만 완전 무선 이어폰으로 액티브 노이즈 캔슬링(ANC) 기능을 제공하고자 할 경우 저역 음압을 낼 수 있는 드라이버가 필요하다.코웰은 컴팩트한 반면 저역 감도가 낮아 제품화할 때 다이내믹형 운전자와 조합하는 제조사가 중심이 될 것으로 보인다.Noble Audio의 FALCON MAX도 같은 구성으로 되어 있다.

　Montara Plus는 풀레인지 재생에 적합한 약간 대형 유닛으로 고음질 재생을 소구하고 있다.xMEMS는 Montara Plus를 향한 보다 저소음 앰프 「Aptos2」도 개발.200Hz에서 120dB로 저역 감도도 Corell보다 높다.ANC 기능의 실현에는 보다 높은 감도가 요구되는 면도 있지만, MEMS 스피커만으로 구성한 하이엔드 이어폰이 보급될 때는, Montara Plus가 채용되는 케이스가 많아질 것 같다.

CES 2024에서 선보일 신개발 칩도

　개발 중인 Cypress는 초음파 진폭 변조/복조 기술을 갖춘 새로운 마이크로스피커로 개발을 위해 25개 이상의 특허를 받은 것으로 알려졌다.포인트는 낮은 주파수대의 감도가 비약적으로 높아지는 점에 있다.20Hz~40kHz로 매우 넓은 주파수 대역을 커버하며 저역의 감도는 20Hz로 140dB 이상이라는 수치. 이는 Cowell의 40배에 해당한다고 한다.크기는 6.5×6.3×1.65mm로 Montara Plus보다 작고 9mm 직경의 다이내믹형 드라이버와 비슷한 것으로 알려졌다.앰프와 조합한 샘플은 2024년 6월, 양산은 2025년 봄경으로 예정하고 있다.

Cypress 해설 슬라이드

　MEMS 스피커가 기대되는 것은 이어폰에서 흔히 사용되는 다이내믹형 운전자나 BA형 운전자에게는 없는 이점을 대거 갖추기 때문이다.

　조립공정이 없이 웨이퍼에서 직접 꺼낸 코어를 금속케이스에 담기 때문에 제조의 불균형이 적고 소형이어야 한다.바이어스 전압을 곱할 필요는 있지만 소비전력도 낮다.떨어뜨려도 깨지지 않는 내구성을 지녔으며 장기간 사용해 특성이 변하지 않는 등 높은 신뢰성을 갖고 있다.

　코웰은 IP58 대응 방진방수 사양으로 먼지와 물에 강하고 고온, 저온시 동작시험, 낙하시험 등을 거쳐 출하되고 있다.이러한 사용의 편리한 부분에 가세해 음질면에서의 메리트도 가진다.주파수가 바뀌어도 위상 특성의 변화가 거의 제로이고 임펄스 응답이 뛰어나다.가격은 고가격대 BA드라이버와 보급가격대 BA드라이버의 중간 정도로 알려졌지만 수가 돌면 양산효과로 저렴하게 만들 수 있다.

레퍼런스 모델도 준비. 사진의 이어폰이나 안경형 디바이스 외에 다수의 MEMS 드라이버를 깔아 스피커의 고역 재생에 사용하는 제안도 하고 있다.

　이처럼 다양한 가능성을 지닌 신세대 운전자가 MEMS 스피커이며 이어폰은 물론 보다 소형의 운전자가 요구되는 웨어러블 디바이스나 반대로 MEMS 스피커를 스택한 스피커 등 다양한 응용이 고려되고 있다.

　덧붙여 xMEMS는 MEMS 스피커 이외에도, DynamicVent라고 불리는, 이어폰의 포트 개폐에 사용하는 디바이스도 개발하고 있다.「Skyline」은 첫 번째 제품으로 MEMS 기술과 DSP 제어를 조합해 주위 환경에 맞추어 이어폰의 포트를 개폐하는 것이 가능하다.조용한 방에서는 밀폐감을 높여 음악에 집중, 야외에서는 포트를 비워 외부음을 흡수해 위험을 감지할 수 있도록 하는 등의 활용이 가능해진다.또한 화상회의 통화에서 밀폐감이 높은 이어폰을 사용하면 자신의 목소리가 듣기 어려워 위화감이 있지만 포트를 비움으로써 주위의 소리나 자신의 목소리가 자연스럽게 귀에 들어와 스트레스 없이 대화할 수 있게 된다.이를 위한 벤트 클로즈, 벤트 오픈, 컴포트 모드를 마련. 효과로는 100Hz로 20dB 정도의 차음성 향상을 바랄 수 있다고 한다.

음질에 집착하는 Noble이 MEMS 스피커를 채용한 이유

　노블 오디오는 다수의 밸런스드 아머추어(BA)형 드라이버를 조합한 하이엔드 이어폰 개발에 능한 브랜드다.BA형 드라이버를 10기 탑재한 「Kaiser 10」(K10)등이 특히 유명하지만, 최근에는 다이내믹형 드라이버나 피에조 드라이버를 조합한 하이브리드형 이어폰의 개발에서도 성과를 올리고 있다.

　전기가 마련된 것은 2019년 출시한 'KHAN'이다.여러 종류의 드라이버를 이용해 그 장점을 조합한 적극적인 소리 만들기를 시작한 제품이 된다.팔콘맥스에 있어서 MEMS 드라이버 채용은, 이러한 전략의 연장선상에 있어, 「BA형 드라이버에 이은 새로운 고성능 드라이버」로서 기대를 걸고 있다는 표시라고 한다.

포타페스에는 늦었던 USB Type-C 연결 유선 이어폰 'XM-1'도 전시되어 있었다.

　에미라이의 시마 코타로 이사에 따르면 MEMS 스피커 채용은 '새로운 드라이버를 이용한 소리 만들기 도전'이기도 하지만 동시에 양질의 BA형 드라이버를 안정적으로 구하기가 어려워지고 있는 상황을 감안한 것이다.

　최근 몇 년간 반도체 등 전자기기에 쓸 부품 조달이 세계적으로 어려워졌다.BA형 드라이버 공급도 예외는 아니어서 노블 오디오도 주문부터 납품까지 시간이 걸리는 등 어려움을 겪었던 것으로 보인다.

　제조상의 이점도 있다.이미 말했듯이 MEMS 스피커는 IC칩 등과 마찬가지로 실리콘 웨이퍼에서 꺼내기 때문에 조립이 필요한 다른 드라이버와 비교해 품질의 편차가 적다.조립공정이 필요한 BA형 드라이버는 아무래도 생산상의 편차가 발생해 버리기 때문에 사용시 매칭작업이나 선별작업이 필요하다.또, Noble Audio의 기준을 충족하지 않고 이용할 수 없는 것도 일정 수 나와 있었다고 한다.

　노블 오디오에는 MEMS 스피커를 이용해 신뢰성이 높고 품질적으로도 균질화된 "다른 선택지"를 가지고 싶다는 생각이 있었던 것 같다.

　시마 씨는 짐 몰튼 노블오디오 CEO의 권유로 2023년 1월 라스베이거스에서 열린 CES에서 처음으로 MEMS 스피커를 건드린 것으로 알려졌다.상담용으로 마련한 MEMS의 프라이빗 부스에서 그 소리를 듣고, 「지금까지의 이어폰 체험과 선을 긋는다고 하면 과장이지만, 새로운 음악 체험을 실감할 수 있었다」라고 느꼈다고 한다.덧붙여 「xMEMS의 개발진은, 좋은 소리로 듣고 싶다고 생각하는 유저의 감성이나 크라이테리아(가치 기준)를 잘 이해하고 있다」는 것도 인상적이었다고 한다.

　이벤트 회장등에서 들은 팔콘맥스의 소리는 확실히 지금까지의 완전 무선으로는 얻을 수 없는 소리의 가능성을 느끼게 하는 것이었다.출시가 기대되는 제품이라 할 수 있겠다.

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