2019年中國聲學器件發(fā)展趨勢：電聲系統(tǒng)、麥克風、音頻 IC、微型揚聲器、TWS 耳機、智能音箱聲學器件前景分析[圖]

    從麥克風到揚聲器。電子產(chǎn)品中完整的聲學系統(tǒng)包含三部分：①采集。主要由麥克風來實現(xiàn)。②處理。由各類音頻 IC 或云端來實現(xiàn)，如ADC、DAC、音頻編碼器/解碼器等。③播放。主要由音頻放大器（屬于音頻 IC）、揚聲器來實現(xiàn)。其中最主要的元器件分別是麥克風、揚聲器與音頻 IC 。

    微型揚聲器市場規(guī)模最大（約 91 億美金），音頻 IC 其次（約34 億美金），麥克風市場最?。s 17 億美金）。2018年整體聲學器件市場共約 141 億美金，其中揚聲器市場占比約 65%、音頻IC 市場占比約 24%、麥克風市場占比約 12%。預計整體市場在 2024年將達到 208 億美金，復合增速達到 6.6%。

    麥克風市場，MEMS 麥克風已經(jīng)替代 ECM 成為主流，未來智能音箱與 TWS 耳機驅動 MEMS 市場繼續(xù)擴容；音頻 IC 市場，高采樣率/分辨率的音頻轉換與控制是芯片算法前進方向，高功能集成則是音頻 IC 的大趨勢；微型揚聲器市場則受益于單機搭載量提升帶來量價齊升。

    一、電聲系統(tǒng)

    從采集到播放，人類實現(xiàn)對聲音的再生產(chǎn)。聲音作為自然界模擬信號的一種，是信息設備功能配置不可或缺的一環(huán)。

    揚聲器市場規(guī)模最大（約 91 億美金），音頻 IC 其次（約 34 億美金）， 億美金），麥克風市場最?。s17億美金）。

    智能手機則是聲學器件下游最大的應用市場。由于智能手機的龐大體量，目前是聲學器件最大的應用市場。僅將麥克風、揚聲器與受話器、音頻編解碼器納入測算，一部低端智能手機聲學器件單機價值量約 4 美金，旗艦智能手機聲學器件單機價值量接近 10 美金。

    TWS 耳機不僅具備傳統(tǒng)耳機的麥克風和受話器，同時由于是分離式獨立運行，還需具備較復雜藍牙與音頻處理芯片。以 Airpods Pro 為例，雙耳各搭載三個麥克風：外向式麥克風（波束成形麥克風）、內(nèi)向式麥克風和通話麥克風（波束成形麥克風），同時還配以 Cirrus Logic 音頻編解碼器等音頻 IC。伴隨 TWS的爆發(fā)，聲學器件行業(yè)迎來新的增長點。

2016-2020年TWS耳機市場出貨量趨勢預測

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    二、麥克風

    麥克風是采集聲音的關鍵器件，應用在從消費級到工業(yè)級各類電子設備里。麥克風于 19 世紀末伴隨電話的發(fā)明而應運而生，從最初的液體麥克風和碳粒麥克風，到實用性更強的碳精電極麥克風，早期技術迭代迅速；后來很長一段時間內(nèi)，ECM（駐極體麥克風）成為主流技術。20世紀末，隨著樓氏電子發(fā)明 MEMS 麥克風，后者很快取代 ECM 的大部分應用場景，成為使用最廣泛的麥克風。

    MEMS 與 ECM 均是電容式結構，原理類似，只不過 MEMS 麥克風采用了半導體制程的芯片結構，由一個 MEMS 芯片與一個 ASIC 專用集成芯片構成。與 ECM 相比，MEMS 麥克風尺寸較小、靈敏度高、信噪比高，有著良好的 RF 及 EMI 抑制功能，同時與數(shù)字信號處理電路有著較好的適應性。制造方面，MEMS 麥克風可以采用全自動 SMT 封裝生產(chǎn)，效率大為提升，因此逐步替代 ECM，在消費電子小型化浪潮下，成為行業(yè)主流。

MEMS 麥克風與ECM

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    MEMS 麥克風輕薄化優(yōu)勢在智能手機時代被充分發(fā)揮，市場規(guī)模迅速擴大，而在智能手機之后，智能音箱成為又一麥克風使用大戶。智能音箱作為聲控指令中樞，麥克風成為必備功能配件，圍繞麥克風拾音也持續(xù)進行著技術迭代，如身份及語音識別、噪音及風聲排除等；因為麥克風陣列的引入，數(shù)量上也大為增加。蘋果 HomePod與華為 Sound X 音箱均搭載了 6 枚 MEMS 麥克風。TWS 耳機作為重要語音控制入口，麥克風搭載量也高于普通耳機，同時由于降噪等功能的引入，也需要麥克風參與實現(xiàn)，如前文所述，Airpods Pro 為實現(xiàn)降噪功能，即多增加一枚外向式麥克風以拾取環(huán)境噪聲。

    預測，在智能音箱市場，MEMES 麥克風出貨量在 2024 年預計達到 12 億只，復合增速 13%；在無線耳機市場，MEMS 麥克風出貨量將達到 13 億只，復合增速 29%。整體 MEMS 麥克風市場在 20052022 年間保持復合增速達 11.3%，與此同時 ECM 麥克風則呈緩慢下降趨勢。

MEMS 麥克風高速增長而ECM麥克風穩(wěn)定下降

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    MEMS麥克風由于導入半導體工藝，使得一些半導體廠商進入市場，典型的有意法半導體和英飛凌等。其中英飛凌在 MEMS 麥克風領域主要產(chǎn)品為MEMS 麥克風芯片，較少從事 MEMS 麥克風的封裝和測試環(huán)節(jié)，主要作為第三方供應商為眾多聲學精密器件廠商提供 MEMS 麥克風芯片。另一重要參與者是傳統(tǒng) ECM 聲學器件廠商，如樓氏、歌爾股份、瑞聲科技等，這些傳統(tǒng)聲學廠商業(yè)務廣泛，主要產(chǎn)品除 MEMS 麥克風成品外，還包括其他聲學器件、光學器件、精密設備等未采用 MEMS 技術的產(chǎn)品。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2017 年全球 MEMS 麥克風出貨量排名前五的廠商分別為樓氏、歌爾股份、瑞聲科技、意法半導體、敏芯股份，前五名中已經(jīng)有兩名中國企業(yè)，其中歌爾已經(jīng)位居第二。在MEMS 麥克風器件領域中國企業(yè)已經(jīng)占據(jù)較高的市場份額。

    三、音頻 IC

    在麥克風與揚聲器之間，音頻 IC(編/解碼器、 解碼器、接口 IC、 、功放IC 等)扮演關鍵角色。音頻 IC DAC、ADC、DSP、Codec 等，涵蓋模擬芯片、數(shù)字芯片及數(shù)?；旌闲酒?，技術含量較高，市場參與者不多。音頻 IC 功能在于音頻模擬信號的讀取與解調(diào)、模擬與數(shù)字信號之間的轉換、音量與音質的調(diào)整等。早期模擬音頻時代（~1970s），音頻 IC 以模擬 IC 為主，主要是音頻放大器與 AB 類功放；往后數(shù)字音頻時代（1980s~1990s），伴隨大規(guī)模集成電路的發(fā)展，音頻 IC 也逐步增加數(shù)字化芯片，如數(shù)字聲音處理器、D 類功放；到 2000 之后的多媒體與高解析音頻時代，數(shù)模混合 IC、更復雜的 DSP、DAC 集成、更高分辨率的聲音處理器使得音頻 IC 市場更為豐富與繁雜。

    行業(yè)參與者基本分為兩類：一是如 Cirrus Logic、瑞昱與美信等分立芯片供應商，專注于音頻領域，在高價值算法上持續(xù)深耕；二是像高通、海思與蘋果等具備 SOC 能力的芯片設計商，則致力于將音頻 IC 集成在應用處理器（AP）上。從市場份額來看，全球前三大音頻 IC 供應商為 CirrusLogic（35%）、TI（18%）、高通（18%）。

全球音頻IC市場格局

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    高采樣率/分辨率：高分辨率音源已是大勢所趨，而忠實再現(xiàn)音源信息則需要音頻 IC 的配合才能得以實現(xiàn)。早期 CD 音質標準確定的時候（1980s），采用的是 16bit 分辨率、采樣率 44.1kHz 的音頻數(shù)據(jù)格式，而目前高分辨率音頻標準則一般采用 24/32bit 分辨率、采樣率 192kHZ甚至更高，可處理高分辨率音源的音頻解碼器以及與其音質相配的聲音處理器成為必須。高功能集成：音頻設備小型化輕量化的需求使得音頻IC 走向集成化。如羅姆半導體的音頻 SOC BM94803AEKU，把解碼器、聲音處理 DSP、USB/SD 解碼器、MCU 甚至是 SDRAM 都集成進去。集成 SDRAM 的作用是提前存儲音頻以實現(xiàn)低延遲與降低元器件之間的輻射噪聲，以改善音質。

    四、微型揚聲器

    揚聲器是聲音傳輸?shù)淖詈蟓h(huán)節(jié)，也是音頻系統(tǒng)最早被發(fā)明的環(huán)節(jié)。早在1860 年代，第一個電揚聲器就已經(jīng)問世；到 1950 年代，揚聲器結構基本穩(wěn)定；進入 2010 年代，利用 MEMS 技術制造的揚聲器開始被行業(yè)關注。

    目前使用最廣泛的是電動式揚聲器，振動膜、音圈、永久磁鐵、支架等組成。原理是利用電磁效應使固定磁鐵磁化，帶動附著在線圈上的薄膜向上和向下移動，并發(fā)出實際上可聽見的聲波。根據(jù)用途不同，電聲行業(yè)內(nèi)一般將輸出功率較小、靠近人耳附近收聽的器件稱為受話器，遠離人耳收聽的器件稱為揚聲器。

    包括手機、筆記本電腦、耳機在內(nèi)的消費電子產(chǎn)品，基本都配置有麥克風、揚聲器或受話器，智能音箱等新興應用搭載量更高。以手機為例，目前正發(fā)生從單揚聲器到雙揚聲器配置的趨勢，如 iPhone 從 iPhone7 開始采用雙揚聲器設計，安卓中高端也已經(jīng)逐步普及，手機微型揚聲器市場迎來較大的增量。

各類消費電子配置的聲學器件概況

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2009-2020年全球微型揚聲器出貨量趨勢及預測

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    五、TWS 耳機

    以 Airpods 為例，耳機端包含 W1 主芯片、藍牙、存儲、控制等芯片，也配備光學傳感器、加速度計等傳感器，聲學器件則包括 Cirrus Logic提供的音頻解碼器、歌爾通泡面哥的 MEMS 麥克風等。

    隨著 Pro 版降噪等功能增加，麥克風數(shù)量在提升，假設 2020年麥克風 ASP 為 10 元,2021 年后為 12 元保持不變；非 Airpods 類 TWS耳機音頻 IC ASP15 元，MEMS 麥克風 ASP 4 元，2021 年以后保持 6元不變。銷量方面，預計 Airpods 今年銷量為 6500 萬臺，明年銷量為 1 億臺，長期來看，年銷量預計達到 iPhone 年銷量約 2 億臺；非Airpods 類 TWS 今年銷量 5000 萬臺，長期來看年銷量有望到 10 億臺，以此作為測算依據(jù)。

2018-2021年麥克風市場及增速預測

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2018-2021年音頻IC市場及增速預測

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    2019 年 TWS，MEMS 麥克風市場將達到 5.9 億， MEMS 麥克風市場將達到 84 億。TWS 音頻 IC 市場今年將達到 20.5 億，長期來看將到達 190 億。兩者合計長期市場規(guī)模將超過270 億元。

    六、智能音箱聲學器件

    以亞馬遜 Echo 為例，里面涉及到的聲學器件包括 TI 超低功耗立體聲解碼器、SNR 低壓立體聲模數(shù)轉換器、麥克風（7 個）等。

    智能音箱市場 MEMS 麥克風 ASP 為 10 元，揚聲器（非微型）ASP 為 30 元，音頻 IC ASP 為 20 元；銷量方面，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018年全球智能音箱出貨量達到8610萬臺，預計今年將達到 12000 萬臺，明后年保持 20%的增長。

2018-2021年中國智能音箱聲學器件銷量及增速趨勢預測

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    測算2019年智能音箱 MEMS麥克風市場將達到12億，揚聲器市場將達到 36 億，音頻 IC 24 億元。預計未來兩年市場保持20%左右的增速。

    相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國電聲器件行業(yè)市場發(fā)展調(diào)研及投資潛力研究報告》