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TWS、智能音箱起量,声学器件迎来新机遇

日期: 2019-12-06
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   从采集到播放,人类实现对声音的再生产。声音作为自然界模拟信号的一种,是信息设备功能配置不可或缺的一环。

  电子产品中完整的声学系统包含三部分:①采集。主要由麦克风来实现。②处理。由各类音频 IC 或云端来实现,如ADC、DAC、音频编码器/解码器等。③播放。主要 由音频放大器(属于音频 IC)、扬声器来实现。其中最主要的元器件分别是麦克风、扬声器与音频 IC。 

TWS、智能音箱起量,声学器件迎来新机遇

  扬声器市场规模最大(约 91 亿美金),音频 IC 其次(约 34 亿美金), 麦克风市场最小(约 17 亿美金)。根据 Yole 的统计,2018 年整体声学器件市场共约 141 亿美金,其中扬声器市场占比约 65%、音频 IC 市场占比约 24%、麦克风市场占比约 12%。Yole 预计整体市场在 2024 年将 达到 208 亿美金,复合增速达到 6.6%。

  智能手机则是声学器件下游最大的应用市场。由于智能手机的庞大体量, 目前是声学器件最大的应用市场。仅将麦克风、扬声器与受话器、音频编解码器纳入测算,一部低端智能手机声学器件单机价值量约 4 美金,旗舰智能手机声学器件单机价值量接近 10 美金。

TWS、智能音箱起量,声学器件迎来新机遇

  TWS 耳机有望成为声学器件增长的新一极。TWS 耳机不仅具备传统耳 机的麦克风和受话器,同时由于是分离式独立运行,还需具备较复杂蓝牙与音频处理芯片。以 Airpods Pro 为例,双耳各搭载三个麦克风:外向式麦克风(波束成形麦克风)、内向式麦克风和通话麦克风(波束成形麦克风),同时还配以 Cirrus Logic 音频编解码器等音频 IC。伴随 TWS的爆发,声学器件行业迎来新的增长点。

TWS、智能音箱起量,声学器件迎来新机遇

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一、麦克风:从ECM到MEMS

  麦克风是采集声音的关键器件,应用在从消费级到工业级各类电子设备里。麦克风于 19 世纪末伴随电话的发明而应运而生,从最初的液体麦克风和碳粒麦克风,到实用性更强的碳精电极麦克风,早期技术迭代迅速;后来很长一段时间内,ECM(驻极体麦克风)成为主流技术。20世纪末,随着楼氏电子发明 MEMS 麦克风,后者很快取代 ECM 的大部分应用场景,成为使用最广泛的麦克风。

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MEMS 与 ECM 均是电容式结构,原理类似,只不过 MEMS 麦克风采用了半导体制程的芯片结构,由一个 MEMS 芯片与一个 ASIC 专用集成芯 片构成。与 ECM 相比,MEMS 麦克风尺寸较小、灵敏度高、信噪比高,有着良好的 RF 及 EMI 抑制功能,同时与数字信号处理电路有着较好的 适应性。制造方面,MEMS 麦克风可以采用全自动 SMT 封装生产,效率大为提升,因此逐步替代 ECM,在消费电子小型化浪潮下,成为行业主流。

TWS、智能音箱起量,声学器件迎来新机遇

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  MEMS 麦克风伴随智能手机的普及而快速增长,智能音箱及 TWS 耳机进一步驱动行业成长。MEMS 麦克风轻薄化优势在智能手机时代被充分发挥,市场规模迅速扩大,而在智能手机之后,智能音箱成为又一麦克 风使用大户。智能音箱作为声控指令中枢,麦克风成为必备功能配件,围绕麦克风拾音也持续进行着技术迭代,如身份及语音识别、噪音及风声排除等;因为麦克风阵列的引入,数量上也大为增加。

  苹果 HomePod与华为 Sound X 音箱均搭载了 6 枚 MEMS 麦克风。TWS 耳机作为重要语音控制入口,麦克风搭载量也高于普通耳机,同时由于降噪等功能的引入,也需要麦克风参与实现,如前文所述,AirpodsPro 为实现降噪功能,即多增加一枚外向式麦克风以拾取环境噪声。

TWS、智能音箱起量,声学器件迎来新机遇

  据 Yole 预测,在智能音箱市场,MEMES 麦克风出货量在 2024 年预计达到 12 亿只,复合增速 13%;在无线耳机市场,MEMS 麦克风出货量将达到 13 亿只,复合增速 29%。整体 MEMS 麦克风市场在 2005 -2022 年间保持复合增速达 11.3%,与此同时 ECM 麦克风则呈缓慢下降趋势。

TWS、智能音箱起量,声学器件迎来新机遇

  MEMS 麦克风市场参与者分为半导体厂商和声学精密器件厂商。MEMS麦克风由于导入半导体工艺,使得一些半导体厂商进入市场,典型的有意法半导体和英飞凌等。其中英飞凌在 MEMS 麦克风领域主要产品为MEMS 麦克风芯片,较少从事 MEMS 麦克风的封装和测试环节,主要作为第三方供应商为众多声学精密器件厂商提供 MEMS 麦克风芯片。

  另一重要参与者是传统 ECM 声学器件厂商,如楼氏、歌尔股份、瑞声科技等,这些传统声学厂商业务广泛,主要产品除 MEMS 麦克风成品外,还包括其他声学器件、光学器件、精密设备等未采用 MEMS 技术的产品。根据 IHS Markit 的数据统计,2017 年全球 MEMS 麦克风出货量排名前五的厂商分别为楼氏、歌尔股份、瑞声科技、意法半导体、敏芯股份,前五名中已经有两名中国企业,其中歌尔已经位居第二。在MEMS 麦克风器件领域中国企业已经占据较高的市场份额。

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