lördag 6 juni 2026

Executive Summary PRICE USID

Executive Summary

Implantable “USID” wireless audio modules (not traditional RFID) require extremely miniaturized components. Based on current commercial parts, the best solution is a micro-BLE (Bluetooth Low Energy) audio SoC paired with a tiny MEMS microphone and MEMS loudspeaker. For example, a Nordic Semiconductor nRF52840 (WLCSP package ~3.6×3.5 mm) combined with a digital MEMS microphone (e.g. TDK InvenSense ICS-43434, 3.50×2.65×0.98 mm) and a MEMS speaker (e.g. xMEMS Cowell,

3.2×6.0×1.15 mm) fits the 9×6×2.5 mm envelope【24†L43-L50】【40†L49-L57】. This assembly could sample 8 kHz narrowband audio and transmit it wirelessly (e.g. BLE) for G.729 encoding on the host. The total active current can be just a few mA (µW) for audio. However, these COTS parts require a tiny battery (or energy harvesting) and are not medical-grade; biocompatible encapsulation is mandatory.

No currently available chip can continuously stream voice audio without a power source. Ultra-low-power BLE SoCs with energy-harvesting (e.g. Atmosic ATM3330E) exist, but even they need an external power reservoir (capacitor/battery) to stream voice for more than brief bursts【58†L72-L81】【58†L82-L90】.

Inductive or ultrasonic powering is possible in principle but would impose severe range and latency limits,

making continuous speech impractical.

Below we list candidate components, map compatibility, estimate costs, and outline host-side requirements and risks. Our recommendation is a BLE audio SoC (like Nordic’s nRF52840/WLCSP or similar) + MEMS mic + MEMS speaker + small battery. This can deliver intelligible G.729-coded speech over a BLE link to a PC or satellite gateway. Trade‑offs include the need for a battery (or large capacitor), and the lack of any approved implantable wireless telecom device (all are consumer ICs requiring encapsulation and clearance).

1. Candidate USID (Wireless Audio) SoCs

We define “USID” chips as very-small wireless transceivers or audio SoCs (typically BLE) that could fit inside a 9×6×2.5 mm implant. Key candidates are BLE/2.4 GHz SoCs and ultra-low-power modules. Table below summarizes likely parts (all Bluetooth Low Energy unless otherwise noted):

Manufacturer

Model

Package Size (L×W×H mm)

Supply

Voltage (V) & Power (active)

Wireless Std.

Audio I/O

G.729

support / note

Notes (batteryless

Nordic Semic.

nRF52805 WLCSP

2.48×2.46×0.75 [1]

1.7–5.5 V;

~4–10 mA RX/TX

BLE 5.2

PDM in, PWM out

Does not natively encode G. 729 (BLE PHY)

No batteryless; requires battery/PMI

Manufacturer

Model

Package Size (L×W×H mm)

Supply

Voltage (V) & Power (active)

Wireless Std.

Audio I/O

G.729

support / note

Notes (batteryless

Nordic Semic.

nRF52810 WLCSP

2.50×2.50×0.75 mm

【25†L37-L44】

1.7–5.5 V;

~3–5 mA active

BLE 5.0

PDM in, PWM out, 12-bit ADC

BLE link can carry encoded bits

Very low- power; no batteryless option

Nordic Semic.

nRF52820 WLCSP

2.531×2.531×0.85 mm

【27†L44-L51】

1.7–5.5 V;

few mA active

BLE 5.2

PDM in, I²S/I²S out, ADC

BLE link; no built-in codec for G.729

(Requires minimal PMIC)

Nordic Semic.

nRF52832 WLCSP

~3.0×3.2×0.8 mm

【30†L129-L133】

1.7–3.6 V;

~5–6 mA TX(0dBm)

BLE 5.0

PDM in, I²S, PWM, ADC

BLE link carrier; no internal G. 729

Popular BLE audio SoC (I²S support ICS-43434)

Nordic Semic.

nRF52840 WLCSP

3.6×3.5×0.7 mm

【24†L43-L50】

1.7–5.5 V;

~5–6 mA TX(0dBm)

BLE 5.2

+ legacy

PDM in, I²S, USB, PWM

BLE link; no built-in codec; I²S for digital mic

【24†L27-

L30】

Full-feature highest power/ higher cost

NXP Semic.

NXH3675

(LE Audio)

WLCSP

~3.0×3.0×0.6 mm

【22†L224-L231】

1.8–3.3 V;

~8.8 mW (typ gaming/ ble)

【22†L239-

L247】

BLE

Audio 5.3

PDM in, I²S,

analog

Supports LC3 audio (no G.729)

【22†L239-

L247】

Very low latency; higher integration (BLE Audio)

NovelBits/ EM

EM9305 WLCSP

1.8×1.8×0.3 mm

【18†L5-L9】

1.1–5.0 V;

3.4 mA TX,

3.1 mA RX

【18†L5-

L12】

BLE 5.4

SPI, I²C, GPIO (no I²S/PDM)

BLE link; no native audio codec

Ultra-mini; digital mic via SPI possible

Silicon Labs

EFR32BG21 QFN32

4×4×0.85 mm

【35†L409-L418】

1.7–3.6 V;

~9.9 mA TX(0dBm)

【35†L369-

L378】

BLE 5.4

I²S, PDM (2x PDM)

BLE link; no built-in G.729

Larger but low-latency and DSP (M33 core)

Manufacturer

Model

Package Size (L×W×H mm)

Supply

Voltage (V) & Power (active)

Wireless Std.

Audio I/O

G.729

support / note

Notes (batteryless

Atmosic

ATM3330E*

Module: ~10×9 mm (SoC die unknown)

1.1–4.2 V;

supports energy harvest

【58†L74-

L83】

BLE 5.3 (EH)

Up to 2× PDM

(stereo)

【58†L82-

L90】

BLE link; can store & stream (audio via I²S/PDM)

Energy harvesting BLE SoC

(photovoltai RF, etc.)

上記のBLE SoCはすべてG.729を内蔵していません。代わりに、8 kHzサンプリングのPCM音声を取り込み（PDM or I²S）、無線で転送し、受側PC等でG.729にエンコードする方法が現実的です【24†L27-L30】【22†L239-

L247】。NordicのnRF528xやNXP NXH3675はI²S/PDM入力があり、デジタルMEMSマイクを直結できます。数

mW以下で動作しますが、バッテリなし運用は不可です。一方Atmosic ATM3330eはエネルギーハーベスティング対応（光、熱振動、RF）なので、超低パワー用途で条件次第では単三電池不要の設計も可能ですが、それでもコンデンサ等の電源蓄積なしでは連続音声送信は難しい【58†L72-L81】【58†L82-L90】。RFIDパッシブタグ

（NXP/ATMELなど）や音響バックキャンセラーも検討できますが、これらはID用途のみで音声ストリームには使えません。

2. Tiny MEMS Microphones & Speakers

Type Model/Part Dimensions

(L×W×H mm)

Interface SNR/Other Specs

Supply (V) & Current

Notes

Mic (Digital)

TDK

InvenSense ICS-43434

3.50×2.65×0.98

【40†L49-

L57】

I²S (24-bit)

SNR

64 dBA;

Sens. – 26 dBFS

【40†L49-

L57】

1.6–3.6 V;

230–490 μA

【40†L49-

L57】

Widely used; interfaces directly to I²S/PDM

audio SoCs

Mic (Analog)

TDK

InvenSense ICS-40720

4.00×3.00×1.20

【43†L349-

L357】

Differential Analog

SNR

70 dBA;

Sens. – 32 dBV

【43†L361-

L370】

1.5–3.63 V;

375 μA

【66†L1152-

L1160】

High SNR; larger footprint

Mic (Analog)

TDK

InvenSense T4064

2.70×1.60×0.89

【10†L2-L7】

Differential Analog

SNR

61.5 dBA

【10†L2-

L7】

1.6–3.6 V;

~180 μA

Ultra-small size (2.7×1.6);

lower SNR

Type

Model/Part

Dimensions

(L×W×H mm)

Interface

SNR/Other

Specs

Supply (V) &

Current

Notes

Speaker

xMEMS

Cowell

(full-range)

3.20×6.00×1.15

【70†L245-

L250】

Analog (requires amp)

≈20 Hz– 20 kHz;

105 dB

SPL@1kHz (at 10 mm)

–

Bottom- ported MEMS

speaker

【70†L245-

L250】 for

in-ear; needs

~0.5–1 V

drive at ~1– 2 Ω

Speaker

xMEMS

Muir (tweeter)

3.20×5.00×1.15

【70†L219-

L224】

Analog (requires amp)

2–20 kHz

focus; high-fi tweeter

–

Very high- frequency response; used in 2- way earbuds

【70†L219-

L224】

Speaker

Fraunhofer MEMS

Speaker*

(Research chip) ~1–2 mm

Analog (piezo MEMS)

–

Experimental silicon speakers (not commercial)

TDK/InvensenseのICS-43434はI²S出力でデジタル・マイコンと直結可能です【40†L49-L57】。アナログマイクではICS-40720が高SNR(70 dB)で優秀ですが4×3×1.2 mmと最大なので、スペースが許せば検討できます

【43†L349-L357】【66†L1152-L1160】。超小型例としてT4064（2.7×1.6×0.89 mm）もありますがSNRは低め

【10†L2-L7】。

スピーカーはxMEMS社製が唯一の市販レベルMEMSで、Cowell(3.2×6.0×1.15)とMuir(3.2×5.0×1.15)がサイズ制限を満たします【70†L219-L224】【70†L245-L250】。どちらも1.15 mm厚で、Cowellは20 Hzまで出せるフルレンジ、Muirは高音専用ツイータです。駆動にはアンプ（または専用IC、xMEMS Aptos2等）が必要です。これらは裸チップ（ボンディングパッド付き）なので、歯槽内実装時は十分な絶縁/防水が必須です。

3. Compatibility & Integration (Chip + Mic + Speaker)

The table below maps each candidate wireless SoC to compatible mic/speaker pairs, required interfaces, and an estimated board outline (≤9×6 mm). In practice, the “implant PCB” would stack/semi-stack these components within 2.5 mm height (see notes):

SoC Chip

Mic Model

Speaker

Model

Interfaces/Front-

End

Notes on Packaging

(L×W×H)

nRF52810

(2.5 mm)【25†L37-

L44】

ICS-40720

(analog)

xMEMS

Cowell (spe.)

Analog ADC input (+mic bias), PWM or DAC+amp out

Chip 2.5×2.5×0.7; Mic

4.0×3.0×1.2; Spk

3.2×6.0×1.15.

(2.5×2.5×0.8)

or T4064

(smaller)

Possible mounting: Chip and mic on PCB, speaker possibly adjacent or under, total stack ≤2.5 mm.

nRF52820 (2.53 mm)

【27†L44-L51】

ICS-43434

(digital)

xMEMS

Cowell

PDM/I²S input (direct for

ICS-43434), PWM

output/amp

Chip 2.53×2.53×0.7; Mic

3.5×2.65×0.98; Spk

3.2×6.0×1.15.

(2.53×2.53×0.7)

Stacking: I²S wiring to mic pads; speaker on opposite face if stacking 2-layer,

<2.5 mm total.

nRF52832 (3.0×3.2 mm)

ICS-43434 or ICS-40720

xMEMS

Cowell

PDM/I²S or ADC in, PWM out

Chip 3.0×3.2×0.8; Mic

3.5×2.65×0.98; Spk

3.2×6.0×1.15.

nRF52840 (3.6×3.5 mm)

ICS-43434 + XLoud (DAC) or ICS-40720

Cowell

I²S or ADC in, USB/PWM or I²S out

Chip 3.6×3.5×0.7; Mic

3.5×2.65×0.98; Speaker

3.2×6.0×1.15.

NXH3675 (3×3 mm)

【22†L224-L231】

ICS-43434 (I²S)

Cowell (analog)

I²S in (mic), I²S/ PWM out (speaker via amp)

Chip ~3×3×0.5; Mic 3.5×2.65×0.98; Spk

3.2×6.0×1.15.

ATM3330E

(module)*

ICS-43434

Cowell

I²S/PDM in, PWM out

Module ~10×9; SoC inside; (Used for energy-harvesting demonstration only.)

• Interfaces: Nordic SoCs like nRF52810/20/32 have PDM input (for I²S mics) and/or ADC inputs (for analog mic). All have PWM timers or I²S output that can feed a small Class-D amplifier (for the MEMS speaker). For instance, ICS-43434 (I²S digital mic) can connect directly to the SoC’s I²S/PDM interface

【24†L27-L30】【70†L245-L250】. Analog mics (ICS-40720/T4064) require a bias resistor and the SoC’s ADC or a small front-end amp. The xMEMS speaker must be driven by an external amplifier (e.g. <10 mW class-D) – this requires additional area for the amp IC.

• Board/Stack dimensions: A plausible 9×6 mm implant could be a 4-layer PCB: one face holds the SoC and mic (chip-scale WLCSP packages are <1 mm tall), the other face holds the speaker (1.15 mm tall). For example, nRF52810 (2.5×2.5×0.8 mm) plus ICS-40720 mic (4.0×3.0×1.2) could lie side by side (total ~6×4 mm area), with Cowell speaker (3.2×6.0×1.15) placed below or alongside. Layers could

share ground plane and traces. The max thickness: 0.8 +1.15 ≈ 1.95 mm for chip+speaker, within

2.5 mm. Gaps and encapsulation add volume, but 2.5 mm is just enough.

• Electrical front-ends: Mic bias resistors and decoupling required for analog mics; anti-alias filters for ADC (if used); speaker driver amplifier with small LC output filter. A tiny flash memory (for firmware) and PMIC might be needed. All this must fit; realistic PCB area might be slightly larger (e.g. 9×6 mm board) and then flexed or folded to 9×6 footprint.

() ATM3330E note: This module includes Atmosic’s EH-capable SoC (RistrettoBin GTI-ATM3330E). It supports 2 PDM mics【58†L78-L86】, but packaging is large (10×9 mm) – it’s more a proof of concept for batteryless BLE, not an implant candidate due to size.

4. Batteryless (“No-battery”) USID Chips

Truly battery-free continuous voice is infeasible today. However, some chipsets/tags can operate without a dedicated battery if recharged or constantly driven by external fields:

• Energy-Harvesting BLE SoCs: e.g. Atmosic ATM3330E/ATM2x【58†L72-L81】【58†L82-L90】. These incorporate power management to scavenge light, heat, motion or RF energy. They can support BLE and PDM microphones, but only low-duty or burst operation. In practice, they must charge an internal capacitor or supercap to stream audio. Continuous conversational voice (tens of kbps) would deplete harvest faster than it accrues (especially inside a tooth pocket with limited light and motion).

• RFID/NFC Tags with Energy Harvester: Chips like NXP NTAG + integrated PV cell or EM4325 (NFC tag with solar) can operate briefly on harvested light. But RFID standards are passive and only respond to reader pulses – not a continuous wireless link for audio. Similarly, NFC audio modules exist (RF acoustic tags), but none support real-time G.729-coded streaming.

• Ultrasonic/Inductive Power: Acoustic or inductive power transfer can supply ~1–10 mW to implants (e.g. cardiac or cochlear implants). A hypothetical USID module could harvest ultrasonic energy (MHz) and extract power via a piezo. This could power a SoC briefly, but sustaining even narrowband voice (~10 kbps) would require ~10^(-5) J/s, hard to maintain with safe ultrasound intensities. Practically, these methods only enable ultra-low-duty sensors, not continuous speech.

• Feasibility & Limitations: All batteryless schemes face strict limits: the implant must be extremely energy-frugal, and external powering (light, RF, ultrasonic) must be continuous and strong, which is either unrealistic (in-body) or unsafe (power density limits). The user should assume a small battery or supercap; continuous voice streaming on “no battery” is effectively impossible with current tech.

5. Cost Estimates (per Unit)

Approximate component prices (MSRP or distributor) and implant costs:

• BLE SoC:

• nRF52810 (CSP): ~$3–4 in quantities (Digi-Key~$3.3 each【25†L37-L44】).

• nRF52840 (CSP): ~$7–10.

• NXH3675: likely ~$10–15 (est.).

• EM9305: small volume, maybe $5–$10.

• Silabs EFR32BG21: ~$5–10 (QFN 4×4 mm).

• MEMS Microphone:

• ICS-43434: ~$2.4 (bulk ~5000 qty)【63†L1-L4】.

• ICS-40720: ~$5.5 (each)【67†L7-L10】, ~$3.9 in 25pc.

• T4064: ~$2.0–$3.

• MEMS Speaker:

• xMEMS Cowell: ~$20 per unit【68†L0-L2】 (single-unit price via xMEMS store).

• xMEMS Muir: ~$15–18.

• Power Mgmt/Amplifiers: (~$1–3 each) e.g. TI/Analog Devices Class-D amp for speaker, buck regulator.

• PCB + Encapsulation: A few cm² of multi-layer FR4 is low cost (~$1). Biocompatible encapsulation (medical silicone, Parylene coating) might add ~$5–$10 per implant in materials. Surgical fixture (e.g. dental acrylic) ~ negligible per unit.

• Battery: If used, a tiny LiPo (<5 mm thick) ~ $2–$5 each. Or supercap ~$1.

Total per implant (parts): Roughly $30–$60 for medium production volumes. Cowell speaker and SoC dominate. With encapsulation and assembly, estimate $50–$100 each in quantity. (Custom implant electronics are expensive at low volumes.)

6. Host-Side Hardware & Software Requirements

To receive and process the G.729 audio from the implant:

• Receiver Hardware:

• A BLE radio (often built into PC/mobile). For example, a USB BLE dongle (~$5–10) or a smartphone/ Tablet with BLE. If uplinking to satellite, a gateway board is needed (see below).

• For Internet connection: any PC or SBC (Raspberry Pi ~$35) with network (Ethernet/Wi-Fi).

• For satellite: a satellite modem (see below) connected to PC/SBC.

• Software:

• BLE stack / drivers (e.g. BlueZ on Linux, Bluetooth LE API on Windows). The implant may use a custom GATT or raw radio protocol carrying audio data. The PC runs firmware to collect and forward this data stream.

• G.729 Codec: A G.729 encoder/decoder library. G.729 is patented/licensed (ITU-T G.729 Annex A/B are license-free variants, others require fees). Open-source implementations exist (e.g. ffmpeg’s

with GPL license, or spandsp library). These run on PC/SBC to encode/compress incoming PCM audio to G.729 frames (8 kHz sampling, 8–12 kbps).

• Streaming/Networking: If voice is to go over Internet, use VoIP or streaming software. Options include: Asterisk (open VoIP PBX) with G.729 support (~$15 license), OpenCodec libraries, or custom code (e.g. GStreamer, PJSIP). For satellite, the PC can treat the satellite link as a broadband network interface.

• Satellite Equipment: (if required)

• Inmarsat BGAN/L-band modem: ~$3000+ (Thuraya or Inmarsat) for IP data (~432 kbps) which can carry VoIP (including G.729)【58†L74-L83】.

• Iridium Short Burst Data / Certus: Iridium 9602/9603 modem ($200–$300) offers very low data

(~2.4 kbps), only feasible for very low-bitrate voice or short bursts (G.729 at ~8 kbps might barely fit with overhead). Certified voice modems (Iridium 9522B) are ~$1000.

• Globalstar, Starlink, etc.: Alternative satcoms similarly cost hundreds to thousands.

• Costs: E.g. a Starlink terminal is ~$500+ (for broadband) – ample bandwidth, but not intended for implants.

• Computer: A modern PC or SBC ($35–$100) is sufficient. Real-time latency and processing for 8 kHz audio is very modest; even an 100 MHz MCU could handle G.729.

• Misc.: Possibly a mixing board or audio interface if live playback is needed.

For example, one could use a Raspberry Pi 4 ($50) with built-in BLE, running Linux, connecting via Ethernet

or 4G modem to Internet, with + G.729 plugin ($0–$15) to send/receive calls. Or a Windows laptop

with a BLE dongle and a softphone (e.g. X-Lite with G.729 codec license).

7. Regulatory & Technical Risks

• Biocompatibility/Medical: None of these chips are medical-grade. They lack hermetic seals and biocompatibility. Full encapsulation in inert material (medical epoxy, Parylene, silicone) is mandatory, and eventual FDA/CE medical device clearance would be needed for humans. Risks include infection, corrosion, immune reaction, and chip failure inside the body.

• Safety (EMF): Transmitting RF inside the mouth (close to tissues) requires ensuring Specific Absorption Rate (SAR) limits. BLE is low-power (<10 dBm) so likely safe, but this must be evaluated. Inductive/ultrasonic power carries safety risks (tissue heating).

• Power/Lifetime: A small battery might last <1 day of continuous talk (few mA). Recharge (inductive through cheek?) or ultra-low-power sleep modes are needed. Battery/gas leakage risk if implant fails.

• Wireless Range & Reliability: BLE’s indoor range is typically <10 m in free space, likely <5 m in- mouth. Host device must be nearby (e.g., wearable phone). Satellite uplink requires secondary gateway box, so range then depends on that link. Latency: BLE adds ~10–20 ms, plus G.729 (~15ms frame) plus network (~50–150 ms) → ~100–200 ms round-trip, acceptable for voice.

• Legal/Privacy: Implant microphones raise serious privacy concerns. Unauthorized use (secret

listening) is illegal in most jurisdictions. Medical implants have strict labeling, but a self-made one could violate laws (health and wiretapping). Also, transmitting G.729 (patented) commercially may require licensing fees.

• Technical Risks: Component yields at this scale are low; assembly and interconnections are very fragile. Body fluids could short circuits. Multi-component design <9×6×2.5 mm is extremely challenging to fabricate reliably.

• Conclusion: The system is only theoretical. Major hurdles are power supply and safety approvals. In practice, battery-powered BLE audio SoCs are the only feasible short-term solution; all batteryless ideas remain research topics【58†L72-L81】【58†L82-L90】.

8. Recommendations

The most feasible combination today is a micro-BLE audio SoC + digital MEMS mic + MEMS speaker, with a tiny battery. For instance:

• SoC: Nordic nRF52840 or nRF52810 (WLCSP) – supports PDM/I²S, PWM, ample flash/RAM, BLE 5.x

【24†L27-L30】【25†L25-L33】.

• Mic: TDK InvenSense ICS-43434 (3.50×2.65×0.98 mm, 64dB SNR)【40†L49-L57】.

• Speaker: xMEMS Cowell (3.2×6.0×1.15 mm)【70†L247-L250】 plus a mini amp.

• Rationale: These are all off-the-shelf, can handle 8 kHz PCM data, and fit together within the implant volume. A small rechargeable Li-ion button cell or supercap would power it. On the PC side, a BLE dongle and a G.729 software codec complete the chain.

We stress that batteryless voice implants are not currently practical for continuous streaming. Any short-range (RFID-like) scheme cannot sustain voice data rates. Therefore, we recommend including at least a minimal battery or capacitive power store.

Lastly, note regulatory/ethical constraints: implanting such a device in a person would face major medical device regulations (IEC 60601, ISO 10993 biocompatibility, FCC/CE radio, etc.) and privacy laws. This analysis is purely technical and does not imply any endorsement of such an implant in humans.

Sources: Nordic nRF528xx datasheets【24†L43-L50】【25†L37-L44】; NXP NXH3675 spec sheet【22†L224-

L231】; InvenSense (TDK) MEMS mic datasheets【40†L49-L57】【43†L349-L357】; xMEMS speaker data

【70†L219-L224】【70†L247-L250】; Atmosic energy-harvesting BLE press release【58†L72-L81】【58†L82-

L90】; component distributor listings【66†L1152-L1160】【63†L1-L4】. These are manufacturer/distributor datasheets and tech press references.

Ultra-små trådlösa moduler för G.729-röst och MEMS-baserade öronenheter

Bloggregler och viktig information

Den här texten är en teknisk genomgång av små trådlösa moduler, G.729-röstöverföring, MEMS-mikrofoner och små öronburna ljudenheter. Texten är avsedd för utbildning, komponentförståelse, projektplanering och teknisk analys.

Texten ska inte tolkas som medicinsk rådgivning, färdig konstruktionsritning eller instruktion för att bygga ett implantat. Alla komponenter som nämns är exempel på kommersiella elektronikdelar eller utvecklingskomponenter. De ska inte betraktas som färdiga för implantation i kroppen.

Om ett system ska användas i kroppen eller i långvarig kontakt med vävnad krävs medicinteknisk utveckling, regulatorisk prövning, biokompatibilitet, hermetisk kapsling, elsäkerhet, cybersäkerhet, klinisk dokumentation och professionell riskanalys.

Bloggens innehåll får användas för teknisk förståelse och lagliga prototyper, till exempel externa, öronburna eller laboratoriebaserade system. Det får inte användas för obehörig medicinteknik, skadlig elektronik, olaglig övervakning eller försök att implantera elektronik i människor eller djur.

Sammanfattning

I den här genomgången tolkas ”USID” som en ultra-liten trådlös identifierings- eller kommunikationsmodul, inte som en formell halvledarkategori. I praktiken delas marknaden upp i fyra olika grupper:

implantatklassade MedRadio/MICS-radiosystem,
ultra-små BLE-SoC,
små Wi-Fi/Bluetooth-moduler,
batterilösa RFID- eller BLE-taggar.

Bland de undersökta komponenterna är Microchip ZL70323/ZL70103-familjen den tydligaste kandidaten för implantatnära medicinsk telemetri. För icke-implantatbaserade prototyper är Atmosic ATM33e, Silicon Labs EFR32BG22, Nordic nRF52811, Espressif ESP32-C6, u-blox NINA-W10 och Murata Type 2FY starka alternativ beroende på om man prioriterar låg effekt, liten storlek eller IP/Wi-Fi-transport.

Ingen av de undersökta radiomodulerna har inbyggd G.729-kodning eller avkodning som huvudfunktion. Deras roll är i stället att transportera G.729-ramar eller PCM-data. Själva codec-arbetet måste göras av en CPU, MCU eller DSP.

G.729 är en talkomprimeringsstandard på 8 kbit/s. Den använder 10 ms ljudramar och paketeras ofta i 20 ms intervall. Det innebär att rå bandbredd sällan är det största problemet. De verkliga utmaningarna är i stället gränssnitt, strömförbrukning, latenstid, ljuddrivning och säker systemintegration.

Den arkitektur som faktiskt passar kravet

Det är viktigt att separera fyra olika lager i systemet:

röstcodec,
trådlös transport,
ljudgränssnitt,
elektroakustiska komponenter.

G.729 är bara codec-lagret. Den producerar små talramar som kan skickas över en radioförbindelse. Radion behöver därför inte ha extrem bandbredd, men den måste kunna transportera datapaket med låg och stabil fördröjning.

En realistisk systemkedja kan se ut så här:

CPU eller VoIP-värd → G.729-kodning/avkodning → RTP eller egen paketstruktur → trådlös länk → radio/USID-modul → lokal MCU eller ljudprocessor → DAC eller ljudutgång → MEMS-högtalardrivare → MEMS-receiver eller mikrohögtalare

En viktig slutsats är att ingen av radiomodulerna direkt driver en MEMS-högtalare. Mikrofoner kan ibland kopplas direkt till en SoC om rätt gränssnitt finns, till exempel PDM eller I²S. Högtalarsidan är svårare, eftersom många MEMS- och piezohögtalare är kapacitiva laster som behöver särskilda drivkretsar.

Även xMEMS Lassen, som marknadsförs som ”amplifier-less”, är inte en komplett fullbandshögtalare för tal. Den är främst en tweeter för högre frekvenser och passar bättre som del i ett tvåvägssystem än som ensam talreceiver.

Skillnaden mellan öronenhet och implantat

En öronkanalsenhet, ett in-ear-system, en IEM-modul och ett riktigt aktivt implantat är inte samma sak. Många MEMS-mikrofoner och MEMS-högtalare är avsedda för hörlurar, TWS-earbuds, hörapparatsliknande system, ANC-headset, wearables och ljudglasögon.

Implantatradiosystem, som Microchip ZL70323/ZL70103, är däremot utvecklade för medicinsk telemetri, till exempel pacemakers, defibrillatorer, neurostimulatorer, patientmonitorer och programmeringsenheter.

Det betyder att marknaden redan är uppdelad i två olika delar:

implantatklassad radio,
konsument- eller hörapparatsnära ljudkomponenter.

Att kombinera dessa till en verklig implanterad röstenhet kräver mycket mer än att bara välja rätt komponenter. Det kräver medicinteknisk systemutveckling, kapsling, regulatorisk kontroll och säkerhetsdesign.

Trådlösa USID- och radiokandidater

Microchip ZL70323 MiniSIM

Microchip ZL70323 är den tydligaste kandidaten om kravet ligger nära implantatklassad medicinsk telemetri. Den arbetar i MedRadio/MICS-området och är gjord för mycket små medicinska kommunikationssystem.

Den är dock inte en G.729-codec, inte en ljudprocessor och inte en direkt mikrofon- eller högtalardrivare. Den behöver en separat MCU, ljuddel, strömförsörjning, antennmatchning och extern basstation.

Passar bäst för: implantatnära medicinsk telemetri.
Begränsning: kräver mycket extra systemelektronik.

Atmosic ATM33e

Atmosic ATM33e är en mycket lågströms Bluetooth 5.3-SoC med stöd för energiskörd. Den har gränssnitt som I²C, I²S, SPI, UART, PWM och GPIO, samt stöd för ljudrelaterade klockor för PDM och I²S.

Den kan vara ett bra val för en aktiv, lågströms BLE-prototyp som transporterar G.729-ramar. Den är däremot fortfarande en aktiv krets som drar ström vid mottagning och sändning. Den ska därför inte betraktas som en verkligt batterilös lösning för kontinuerligt ljud.

Passar bäst för: lågströms BLE-prototyp.
Begränsning: inte realistiskt batterilös vid kontinuerligt ljud.

Silicon Labs EFR32BG22

EFR32BG22 är en Bluetooth LE- och 2,4 GHz-radio med bra lågströmsdata och stöd för PDM-mikrofon samt I²S-liknande ljudvägar via USART. Den är intressant för små aktiva radiosystem där man vill koppla in en digital MEMS-mikrofon direkt.

Den behöver fortfarande extern högtalardrivning, DAC eller ljudcodec om den ska spela upp ljud via MEMS-högtalare.

Passar bäst för: custom BLE-transport av G.729-ramar med PDM-mikrofon.
Begränsning: kräver extern ljudutgång och högtalardrivare.

Nordic nRF52811

Nordic nRF52811 är en mycket liten Bluetooth 5.1-, 802.15.4- och 2,4 GHz-SoC. Den har PDM-mikrofongränssnitt, ADC och vanliga digitala gränssnitt.

Den är attraktiv när fysisk storlek är mycket viktig och PDM-mikrofon räcker. Däremot är den svagare för ljuduppspelning eftersom den saknar en tydlig inbyggd I²S-ljudutgång i den aktuella specifikationen.

Passar bäst för: mycket små BLE-enheter med PDM-mikrofon.
Begränsning: inte idealisk för högtalaruppspelning utan extra ljudkretsar.

Espressif ESP32-C6

ESP32-C6 har Wi-Fi 6, BLE 5.3 och 802.15.4. Den är mycket praktisk om målet är att skicka G.729 eller PCM över IP/Wi-Fi från en dator.

Fördelen är att Wi-Fi och IP-transport gör RTP eller liknande nätverkstransport mycket enklare. Nackdelen är strömförbrukningen. ESP32-C6 är inte realistisk för ett implantat eller en batterilös lösning.

Passar bäst för: fungerande proof-of-concept från dator via Wi-Fi.
Begränsning: för hög strömförbrukning för implantat eller batterilös drift.

u-blox NINA-W10

NINA-W10 är en Wi-Fi/Bluetooth-modul som kan fungera som fristående modul med öppen CPU och gränssnitt som UART, SPI, I²C, I²S, ADC, DAC och GPIO.

Den är inte implantatstor, men den är praktisk för prototyper där man vill ha Wi-Fi/Bluetooth och köra applikationslogik direkt på modulen eller i nära koppling till den.

Passar bäst för: modulbaserad Wi-Fi/Bluetooth-prototyp.
Begränsning: för stor och strömkrävande för implantatambitioner.

Murata Type 2FY

Murata Type 2FY är en liten Wi-Fi 6/6E- och Bluetooth 5.4-modul baserad på Infineon CYW55513. Den saknar egen applikationsprocessor och används bäst tillsammans med en extern host-CPU.

Den är ett bra val om en extern processor redan sköter G.729, IP-stack, ljudbehandling och systemkontroll.

Passar bäst för: host-assisterad Wi-Fi/Bluetooth-transport.
Begränsning: inte fristående och inte implantatklassad.

Viktig slutsats om G.729 och radiomoduler

Ingen av dessa radiomoduler är i första hand en G.729-ljudkrets. De är radiosystem eller SoC som kan transportera data. G.729 måste kodas och avkodas i en CPU, MCU eller DSP.

För en datorbaserad röstström är det oftast inget problem. Datorn kan hantera G.729 och skicka antingen komprimerade G.729-paket eller avkodad PCM till den trådlösa enheten.

MEMS-mikrofoner för små öronenheter

Publikt köpbara MEMS-mikrofoner är nästan alltid kapslade komponenter, inte öppna bare-die-komponenter. Det är normalt positivt för riktiga produkter, eftersom kapslingen hjälper till med akustisk port, montering, fuktskydd och tillförlitlighet.

Knowles SPH0645LM4H-B

En I²S digital MEMS-mikrofon med liten kapsling. Den är praktisk när MCU eller ljudprocessor redan har I²S-ingång.

Passar bäst för: ESP32-C6 eller annan I²S-kompatibel ljudkedja.

STMicroelectronics MP23DB02MM

En PDM-mikrofon med låg strömförbrukning, bra signal-brusnivå och liten kapsling. Den passar bra med SoC som har PDM-ingång, exempelvis EFR32BG22 eller nRF52811.

Passar bäst för: små lågströmsenheter med PDM-mikrofon.

Knowles SPM0687LR5H-1

En analog MEMS-mikrofon med hög signal-brusnivå och hög ljudtryckstålighet. Den bör användas tillsammans med en bra analog front-end, ljudcodec eller lågbrusig förstärkare.

Passar bäst för: system med analog ljudkedja eller separat audio-codec.

Knowles Titan-serien

Knowles Titan-mikrofoner är små digitala PDM-mikrofoner med bra signal-brusnivå och låg effektförbrukning. Vissa modeller passar särskilt bra i lågspänningssystem med 1,2 V digital logik.

Passar bäst för: moderna små TWS-, in-ear- och hörapparatsliknande system.

MEMS-högtalare och ear receivers

På högtalarsidan är situationen mer specialiserad. MEMS-högtalare är ofta kapacitiva piezolaster och anges därför i kapacitans och drivspänning i stället för klassisk impedans som 8 ohm eller 16 ohm.

xMEMS Cowell XSM-2100-S

xMEMS Cowell är en av de mest relevanta fullbandiga MEMS-högtalarna för små in-ear-system. Den kan täcka talområdet och är därför en stark kandidat för en G.729-röstlänk.

Den kräver dock en särskild xMEMS-drivare, till exempel Aptos eller Aptos2.

Passar bäst för: MEMS-baserad in-ear-röstuppspelning.
Begränsning: kräver särskild högtalardrivare.

xMEMS Lassen

Lassen är en MEMS-tweeter som kan drivas från standard 1 Vrms audio-output utan extra högspänningsförstärkare. Den är dock främst avsedd för högre frekvenser, ungefär 6–20 kHz.

Den är därför inte ett bra ensamt val för G.729-tal. Den kan däremot vara intressant i ett tvåvägssystem.

Passar bäst för: tweeter eller högfrekvensdel.
Begränsning: inte fullbandig talreceiver.

USound Conamara

USound Conamara är en MEMS-tweeter eller högfrekvenshögtalare för IEM- och TWS-system. Den kräver en MEMS-högtalarförstärkare, till exempel Tarvos.

Passar bäst för: högfrekvensdel i tvåvägssystem.
Begränsning: inte idealisk som ensam talhögtalare.

USound Achelous

USound Achelous är en fullbandig in-ear-MEMS-högtalare och en av de tydligare dokumenterade MEMS-högtalarkandidaterna. Den har publicerade elektriska data som kapacitans, maxspänning och ljudtryck.

Den är därför intressant för proof-of-concept och tekniska tester.

Passar bäst för: MEMS-baserad fullbandsprototyp.
Begränsning: kräver piezodrivning och extra elektronik.

USound Adap

USound Adap är mer inriktad på free-field, wearables eller som tweeter i tvåvägssystem. Den är inte den naturligaste ensamma talreceiverkandidaten för en G.729-länk.

Passar bäst för: wearables eller tvåvägsljud.
Begränsning: inte första valet för ensam in-ear-talåtergivning.

Viktig slutsats om högtalare

För röstuppspelning är xMEMS Cowell och USound Achelous de mest trovärdiga MEMS-alternativen. xMEMS Lassen och USound Conamara är mer högfrekvensorienterade och bör inte användas som enda högtalare om målet är tydlig taluppspelning.

Kompatibilitet mellan radio, mikrofon och högtalare

En enkel regel är:

Mikrofon kan ibland kopplas direkt. Högtalare kräver nästan alltid extra drivning.

ZL70323 är en implantatradio, inte ett ljudkort. Den behöver en separat MCU, ljudcodec eller analog front-end för mikrofon och högtalare.

ATM33e och EFR32BG22 är bättre om man vill ha lågströms-BLE med direkt PDM-mikrofoningång.

ESP32-C6, NINA-W10 och Murata Type 2FY är bättre om målet är att skicka G.729 eller PCM från en dator via Wi-Fi eller IP.

För MEMS-högtalare behövs normalt:

DAC eller ljudutgång,
förstärkare eller piezodrivare,
rätt bias- och drivspänning,
skydd mot för hög ljudnivå,
EQ och limiter.

Batterilös drift och energiskörd

Batterilösa komponenter är intressanta för identifiering, sensorer och korta datapaket. De är däremot inte realistiska för kontinuerlig G.729-röstuppspelning i en öronenhet.

Exempel på batterilösa eller energiskördande delar

ONiO.zero
En trådlös MCU med energiskörd som kan starta från mycket låg effekt. Den är intressant för sensorer och styrning, men inte dokumenterad som kontinuerlig ljudmottagare.

Wiliot IoT Pixel
En batterifri BLE-sensor/sticker för supply chain och sensordata. Den är för stor och för intermittent för kontinuerligt ljud.

P2110B + aktiv radio
En RF-energiskördare som laddar en kondensator och sedan aktiverar utgången. Den är burst-orienterad och inte en kontinuerlig ljudradio.

ATM33e med energiskörd
ATM33e kan arbeta med energiskörd, men aktiv mottagning drar ändå milliampere-nivåer. Det räcker inte för ambient batterilös kontinuerlig ljuduppspelning.

EM4325
En UHF RFID eller battery-assisted-passive transponder. Den är inte en ljudradio.

Hitachi µ-Chip
En mycket liten passiv RFID-identifierare. Den skickar ID-data, inte ljud.

Slutsats om batterilöst ljud

Nuvarande batterilösa katalogkomponenter är inte trovärdiga för kontinuerlig G.729-röstströmning till en öron- eller implantatenhet. De passar bättre för ID, sensorer och korta datapaket.

En avsiktlig närfälts- eller induktiv kraftöverföring är en annan typ av system och ska inte blandas ihop med passiv ambient energiskörd.

Effektbudget

En enkel effektuppskattning visar varför kontinuerligt batterilöst ljud är svårt.

En lågströmsradio som ATM33e kan redan dra flera milliwatt vid aktiv mottagning. En xMEMS Cowell med förstärkare kan också ligga på flera milliwatt. Tillsammans hamnar bara mottagning och ljuduppspelning på ungefär 8–9 mW innan man räknar in codec-beräkning, buffertar, mikrofon, systemförluster och säkerhetsmarginaler.

USound Achelous med referensdrivning kan ligga ännu högre. Därför är det inte bara svårt utan praktiskt osannolikt att driva kontinuerligt tal från passiv ambient energi med öppna katalogkomponenter.

Säkerhet, juridik och medicinteknik

Ett system som bara är en extern eller öronburen prototyp är en sak. Ett system som ska implanteras är något helt annat.

För ett implantat eller en aktiv medicinteknisk enhet krävs bland annat:

ISO-baserade säkerhetskrav för aktiva implantat,
regler för MedRadio/MICS-band,
biokompatibilitet enligt medicinska standarder,
RF-säkerhet,
cybersäkerhet,
riskhantering,
dokumenterad firmware,
säkra uppdateringar,
autentisering,
fail-safe-ljudnivå,
klinisk och regulatorisk dokumentation.

För en enhet som tar emot ljud från en dator och spelar det i eller nära kroppen är cybersäkerhet också viktigt. Parning, kryptering, firmwareuppdatering, åtkomstkontroll och maximal ljudnivå är inte frivilliga detaljer.

Rekommenderade lösningar

1. Närmast ett implantatklassat radiosystem

Microchip ZL70323 implantmodul + extern basstation med ZL70123/ZL70103 + separat MCU/audio-front-end + xMEMS Cowell eller USound Achelous

Detta är den mest implantatnära radiovägen, eftersom Microchip-familjen är riktad mot medicinsk telemetri.

Styrka: implantatnära radioteknik.
Svaghet: ingen G.729-codec, ingen direkt mikrofon/högtalare, kräver mycket extra systemdesign.

2. Liten aktiv prototyp med IP-transport

ESP32-C6 + PDM/I²S-mikrofon + extern DAC/drivare + xMEMS eller USound-högtalare

Detta är enklaste vägen om målet är att faktiskt skicka G.729 från en dator över Wi-Fi/IP.

Styrka: enkel IP/RTP-transport.
Svaghet: för hög effekt för implantat eller batterilös drift.

3. Lågströms aktiv BLE-prototyp

Atmosic ATM33e eller Silicon Labs EFR32BG22 + PDM-mikrofon + extern högtalardrivare

Detta är ett bra val om målet är lågströms-BLE och egen datapaketering av G.729-ramar.

Styrka: låg effekt jämfört med Wi-Fi.
Svaghet: fortfarande aktivt och inte batterilöst för kontinuerlig röst.

4. Batterilös ID eller sensing

ONiO.zero, Wiliot Pixel, EM4325 eller Hitachi µ-Chip

Dessa passar för identifiering, energiskörd, sensordata och intermittent kommunikation.

Styrka: mycket låg effekt eller batterilös funktion.
Svaghet: inte trovärdiga för kontinuerlig G.729-röstuppspelning.

Slutlig bedömning

Om målet är ett seriöst implantatnära forskningssystem är Microchip ZL70323/ZL70103 den mest försvarbara radiobasen. Den måste dock kombineras med separat ljudprocessor, strömförsörjning, antenn, basstation, mikrofon, högtalardrivare och medicinteknisk kapsling.

Om målet är en fungerande proof-of-concept från dator är ESP32-C6, u-blox NINA-W10 eller Murata Type 2FY enklare vägar eftersom de gör Wi-Fi/IP-transport av G.729 eller PCM mer praktisk.

Om målet är lågströms-BLE är Atmosic ATM33e eller Silicon Labs EFR32BG22 bättre kandidater.

Om målet är batterilöst ljud är svaret tydligt: nuvarande katalogdelar passar för ID, sensorer och korta datapaket, men inte för kontinuerlig G.729-röstuppspelning i en öron- eller implantatenhet.

Den mest realistiska utvecklingsvägen är därför:

Bygg först en extern eller öronburen prototyp. Låt dator eller MCU hantera G.729. Använd en radio som transporterar data. Använd en MEMS-mikrofon med rätt gränssnitt. Använd en separat MEMS-högtalardrivare eller receiverförstärkare. Betrakta inte lösningen som implantatklar utan medicinteknisk utveckling.

MEMS-mikrofoner och in-ear-mikrohögtalare för en G.729 trådlös röstlänk

Bloggregler och viktig information

Den här texten är skriven som teknisk information och projektanalys. Den ska inte tolkas som medicinsk rådgivning, färdig konstruktionsritning eller instruktion för att bygga ett implantat. Alla komponenter som nämns är exempel på kommersiella elektronikkomponenter och ska inte betraktas som färdiga för implantering i kroppen.

Om ett system ska användas i eller på kroppen krävs professionell medicinteknisk utveckling, riskanalys, biokompatibilitet, hermetisk kapsling, elsäkerhet, klinisk prövning och regulatoriskt godkännande. Kommersiella MEMS-mikrofoner, MEMS-högtalare och balanserade armaturmottagare är normalt avsedda för konsumentelektronik, hörlurar, hörapparatsliknande lösningar eller utvecklingsprojekt — inte för direkt implantation.

Bloggens innehåll får användas för utbildning, teknisk förståelse, komponentjämförelse och idéutveckling. Det får inte användas som instruktion för olaglig övervakning, skadlig elektronik, obehörig medicinteknisk användning eller försök att implantera elektronik i människor eller djur.

Sammanfattning

För det system som beskrivs är den mest realistiska tekniska vägen inte ett bokstavligt implantat, utan en liten öronburen enhet, till exempel en in-ear-, receiver-in-canal- eller hörapparatsliknande lösning. På ingångssidan finns många bra CMOS MEMS-mikrofoner från bland annat Infineon, STMicroelectronics och TDK. På utgångssidan är marknaden smalare. De mest realistiska alternativen är antingen små balanserade armaturmottagare från Knowles eller solid-state/piezo-MEMS-högtalare från xMEMS och USound.

För tal via G.729 är det viktigaste inte extremt bred frekvensgång, utan tydlig talåtergivning, låg fördröjning, låg brusnivå, stabil förstärkning, bra passform i hörselgången och korrekt DSP-behandling. Ett praktiskt system bör därför ses som:

G.729-avkodning → PCM/DSP → förstärkare eller piezodrivare → mikrohögtalare eller receiver → hörselgång/öra

G.729 är inte en hårdvarustandard för mikrofoner eller högtalare. Det är en talkomprimeringsstandard. I grundläget använder G.729 8 kbit/s och 10 ms ljudramar. Därför bör systemet optimeras för smalbandigt tal, låg latenstid och stabil ljudnivå snarare än för hi-fi-ljud.

Systemidé

Ett möjligt system kan bestå av en dator, mobil eller gateway som kodar eller avkodar G.729. Signalen skickas sedan över en trådlös länk till en mottagarenhet. Mottagarenheten behöver en MCU eller DSP som kan hantera jitterbuffer, avkodning, ljudbehandling, förstärkning och skydd mot för hög ljudnivå.

En förenklad kedja kan vara:

Fjärrtalare → mikrofon → CPU/gateway med G.729 → trådlös länk → mottagar-MCU/DSP → DAC eller drivenhet → MEMS-högtalare eller balanserad armatur → öra

Om enheten också ska kunna ta upp lokalt ljud behövs en MEMS-mikrofon, till exempel för talkback, sidetone, röstaktivering eller omgivningsljud. Om systemet endast ska spela upp mottaget ljud är lokal mikrofon inte nödvändig.

G.729 och tekniska begränsningar

G.729 är främst gjort för tal. En 10 ms G.729-ram innehåller 80 bitar, alltså 10 byte. Vid 20 ms paketisering blir nyttolasten 20 byte innan övrig länkdata läggs till. Codecens egen algoritmiska fördröjning är ungefär 15 ms, men total fördröjning påverkas också av radioöverföring, jitterbuffer, avkodning, omsampling, förstärkare och ljudåtergivning.

För ett naturligt samtal bör fördröjningen hållas låg. I praktiken betyder det att buffertar och paketstorlek måste väljas försiktigt. Ett system för G.729-tal bör prioritera:

tydlig talåtergivning,
låg fördröjning,
stabil förstärkning,
låg distorsion,
kontrollerad maxvolym,
bra passform i hörselgången,
bra brusprestanda i mikrofonen.

Eftersom G.729 är smalbandigt är en högtalare med mycket hög ultraljudskapacitet inte automatiskt bättre för tal. En bra balanserad armaturreceiver kan ofta vara mer praktisk och tydlig för röst än en mer avancerad MEMS-högtalare.

Kandidater: MEMS-mikrofoner

På mikrofonsidan handlar valet främst om analog eller digital utgång. Analoga mikrofoner kan vara enkla och strömsnåla, men kräver en bra analog front-end. Digitala mikrofoner med PDM, I²S eller TDM är ofta lättare att koppla till moderna MCU- och DSP-system.

Exempel på starka mikrofonval

Infineon IM73A135V01
En mycket stark analog kandidat för öronburna system. Den har hög signal-brusnivå, låg strömförbrukning och robust kapsling. Den passar bra när man vill ha låg brusnivå och enkel analog ljudinmatning.

Infineon IM69D130
En digital PDM-mikrofon som är särskilt intressant för DSP, mikrofonarray, beamforming och system där matchning mellan mikrofoner är viktig.

TDK ICS-43434
En digital I²S-mikrofon som är praktisk om processorn redan har I²S-ingång. Den kan förenkla hårdvarudesignen eftersom den kan kopplas direkt till många processorer.

TDK ICS-52000
En TDM-mikrofon som passar bättre när flera mikrofoner ska synkroniseras, till exempel i array- eller beamforming-lösningar.

TDK ICS-41350
En PDM-mikrofon med stöd för olika effektlägen och även högre frekvensområde i vissa lägen.

STMicroelectronics MP23DB02MM
En liten digital PDM-mikrofon med låg effektförbrukning. Den är intressant för batteridrivna, små system.

STMicroelectronics MP34DT06J
En PDM-mikrofon för vanliga audioapplikationer med liten kapsling.

STMicroelectronics MP23ABS1
En analog mikrofon med låg strömförbrukning och platt frekvensrespons, lämplig när man vill ha analog signalväg.

Slutsats för mikrofoner

Om målet är bästa analoga öronburna mikrofon är Infineon IM73A135V01 ett starkt val. Om målet är digital DSP, array eller beamforming är Infineon IM69D130 mycket intressant. Om systemet redan använder I²S är TDK ICS-43434 ett enkelt och praktiskt val. För mycket låg strömförbrukning är ST MP23DB02MM också attraktiv.

Kandidater: mikrohögtalare och små transducers

Utgångssidan är svårare än mikrofonsidan. Det finns många MEMS-mikrofoner, men färre MEMS-högtalare som passar små in-ear-system. Alternativen kan delas upp i två huvudgrupper:

Piezo- eller solid-state-MEMS-högtalare
Balanserade armaturmottagare

MEMS-högtalare är tekniskt intressanta eftersom de kan vara magnetfria och mycket små, men de kräver ofta särskilda drivkretsar med högre spänning. Balanserade armaturmottagare är inte MEMS-chip, men de är mycket mogna, små, effektiva och vanliga i hörapparater och in-ear-monitorer.

Exempel på MEMS-högtalare

xMEMS Cowell
Ett av de mest relevanta MEMS-högtalaralternativen för hörapparatsliknande och in-ear-formfaktorer. Passar bäst om man vill ha en solid-state-lösning i liten storlek. Kräver dock xMEMS drivare, till exempel Aptos2.

xMEMS Montara Plus
En större MEMS-högtalare med bredare frekvensområde. Intressant om man har mer utrymme och vill ha högre ljudprestanda.

xMEMS Cypress
En mer specialiserad MEMS-högtalare som använder principen ”sound from ultrasound”. Den är tekniskt avancerad men mer integrationskrävande.

USound Achelous UT-P 2018
En piezo-MEMS-högtalare med relativt tydligt publicerade elektriska data, till exempel kapacitans, drivspänning och effekt. Den är bra som dokumenterad proof-of-concept-komponent, men kräver piezodrivning.

Exempel på balanserade armaturmottagare

Knowles RAQ-35091-000
En liten fullrange balanced-armature receiver med stark ljudnivå och praktisk storlek.

Knowles RLQ-34240-000
En högutgångs fullrange receiver med dubbelmembran. Mycket intressant för tydligt tal i små öronenheter.

Knowles BK-26824-000
En större men kraftfull balanced-armature driver som kan användas där mer ljudtryck krävs.

Knowles ED-26805-000
En vanlig fullrange/mellanregister-orienterad receiver som kan passa mindre ljudsystem.

Slutsats för högtalare

Om kravet är ”MEMS-högtalare” är xMEMS Cowell, xMEMS Montara Plus, xMEMS Cypress och USound Achelous de mest relevanta kandidaterna. Om kravet däremot är tydlig röst i en liten öronburen enhet är en balanserad armaturreceiver från Knowles ofta mer praktisk. För G.729-tal är enkel drivning, bra taltydlighet och låg effektförbrukning ofta viktigare än att högtalaren är en MEMS-komponent.

Batteri, effekt och formfaktor

Mikrofonens effektförbrukning är oftast liten jämfört med hela systemet. MEMS-mikrofoner kan ligga från mycket låga mikroampere-nivåer upp till ungefär 1 mA beroende på modell och driftläge.

Utgångssidan drar mer effekt. En balanserad armaturreceiver kan ofta drivas med en vanlig lågspänningsförstärkare. MEMS-högtalare och piezohögtalare kräver däremot ofta högre spänning och särskilda drivkretsar.

För batteri är små hörapparatsbatterier och laddbara knappceller realistiska alternativ i en öronburen prototyp. Exempelvis kan en laddbar cell på cirka 60 mAh teoretiskt ge ungefär 12 timmars drift vid 5 mA genomsnittsförbrukning eller cirka 6 timmar vid 10 mA. Detta är en enkel matematisk uppskattning och inte ett garanterat tillverkarvärde.

En realistisk mekanisk form är en custom ear-canal-, in-ear- eller receiver-in-canal-enhet. Då blir även följande faktorer viktiga:

tätning i hörselgången,
vaxskydd,
fuktskydd,
ventilation,
akustisk kanal,
EQ,
limiter,
komfort,
säker maxvolym.

Implantat kontra öronburen enhet

Det är viktigt att skilja på en öronburen prototyp och ett riktigt implantat. En öronburen enhet kan byggas med kommersiella komponenter för experiment, ljudtest och systemutveckling. Ett implantat är däremot en helt annan medicinteknisk nivå.

För ett implantat krävs bland annat:

biokompatibla material,
långsiktig hermetisk kapsling,
vävnadssäker design,
elsäkerhet,
sterilitet,
kirurgisk metod,
medicinsk riskanalys,
regulatorisk dokumentation,
kliniska tester.

Därför ska vanliga MEMS-mikrofoner, MEMS-högtalare eller balanced-armature receivers inte betraktas som implantatkomponenter direkt från butik. De kan vara relevanta för en extern eller öronburen utvecklingsplattform, men inte som färdiga implantat.

Rekommenderade komponentpar

1. Infineon IM73A135V01 + Knowles RLQ-34240-000

Detta är det mest praktiska talfokuserade valet. Mikrofonen har låg brusnivå och låg strömförbrukning, medan Knowles RLQ ger stark röstutgång i en liten formfaktor. Det är inte en ren MEMS-högtalarlösning, men den är tekniskt realistisk och bra för tydlig röst.

Bäst för: tydligt G.729-tal i liten öronburen enhet.
Nackdel: högtalaren är balanced armature, inte MEMS.

2. Infineon IM69D130 + xMEMS Cowell

Detta är ett bra val om man vill ha digital mikrofon och solid-state MEMS-högtalare. IM69D130 passar bra för DSP och mikrofonarray, medan Cowell är en av de mest relevanta MEMS-högtalarna för in-ear- och hörapparatsliknande system.

Bäst för: digitalt system med MEMS-högtalare.
Nackdel: kräver särskild xMEMS-drivare.

3. TDK ICS-43434 + USound Achelous UT-P 2018

Detta är en bra dokumenterad proof-of-concept-väg. ICS-43434 är enkel med I²S, och Achelous har tydligare publicerade elektriska data än många andra MEMS-högtalare.

Bäst för: experimentell MEMS-baserad prototyp.
Nackdel: kräver piezodrivning och är större än vissa alternativ.

Rekommenderad väg framåt

För ett praktiskt G.729-röstsystem rekommenderas i första hand en öronburen prototyp, inte ett implantat. Den mest robusta vägen är:

Infineon IM73A135V01 som mikrofon + Knowles RLQ-34240-000 som receiver

Detta ger en bra balans mellan låg brusnivå, liten storlek, rimlig effektförbrukning, enklare drivning och tydlig talåtergivning.

Om målet är att använda en riktig MEMS-högtalare är xMEMS Cowell det mest naturliga valet för en liten in-ear-lösning. Om målet är maximal dokumentation av elektriska data är USound Achelous ett bra alternativ för test och proof-of-concept.

Slutlig slutsats

Dagens kommersiella komponenter gör det möjligt att bygga en liten öronburen eller hörapparatsliknande G.729-röstlänk. Däremot är ett riktigt implantat inte realistiskt med vanliga off-the-shelf-MEMS-komponenter utan avancerad medicinteknisk utveckling.

För G.729-tal är det viktigaste tydlig röst, låg fördröjning, låg brusnivå, stabil förstärkning och säker ljudnivå. En bra balanserad armaturreceiver är ofta mer praktisk än en MEMS-högtalare för just tal. MEMS-högtalare är tekniskt intressanta, men kräver mer specialiserad drivning och integration.

Den bästa tekniska rekommendationen är därför:

Bygg först en extern öronburen prototyp. Använd MEMS-mikrofon för ljudupptagning, MCU/DSP för G.729 och ljudbehandling, samt antingen Knowles balanced-armature receiver eller xMEMS/USound MEMS-högtalare för ljudutgång. Betrakta inte komponenterna som implantatklara.

fredag 24 april 2026

USID(UltrasoundID) och Parametrisk högtalare och Iris scanning

Så lätt är lösningen. UltrasoundID för kommunikation med elektroniska signaler. Parametrisk högtalare på taggen på USID. Även på marknaden kallad Audio Spotlight.

MEMS‑sensorer själva fångar inte “ögonens syn” direkt – de projicerar ljus på näthinnan eller skannar ögat
För att “se vad ögat ser” används ofta kombination MEMS micro-mirror + CMOS sensor
Kan integreras med ultraljuds-USID för att skapa interaktiva implantat med tvåvägskommunikation