? ?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(shè)備功能配置不可或缺的一環(huán)。
??電子產(chǎn)品中完整的聲學(xué)系統(tǒng)包含三部分:①采集。主要由麥克風(fēng)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(fēng)、揚聲器與音頻 IC。?
??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(fēng)市場最?。s 17 億美金)。根據(jù) Yole 的統(tǒng)計,2018 年整體聲學(xué)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(fēng)市場占比約 12%。Yole 預(yù)計整體市場在 2024 年將 達到 208 億美金,復(fù)合增速達到 6.6%。
??智能手機則是聲學(xué)器件下游最大的應(yīng)用市場。由于智能手機的龐大體量, 目前是聲學(xué)器件最大的應(yīng)用市場。僅將麥克風(fēng)、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(xué)器件單機價值量約 4 美金,旗艦智能手機聲學(xué)器件單機價值量接近 10 美金。
??TWS 耳機有望成為聲學(xué)器件增長的新一極。TWS 耳機不僅具備傳統(tǒng)耳 機的麥克風(fēng)和受話器,同時由于是分離式獨立運行,還需具備較復(fù)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(fēng):外向式麥克風(fēng)(波束成形麥克風(fēng))、內(nèi)向式麥克風(fēng)和通話麥克風(fēng)(波束成形麥克風(fēng)),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(xué)器件行業(yè)迎來新的增長點。
一、麥克風(fēng):從ECM到MEMS
??麥克風(fēng)是采集聲音的關(guān)鍵器件,應(yīng)用在從消費級到工業(yè)級各類電子設(shè)備里。麥克風(fēng)于 19 世紀(jì)末伴隨電話的發(fā)明而應(yīng)運而生,從最初的液體麥克風(fēng)和碳粒麥克風(fēng),到實用性更強的碳精電極麥克風(fēng),早期技術(shù)迭代迅速;后來很長一段時間內(nèi),ECM(駐極體麥克風(fēng))成為主流技術(shù)。20世紀(jì)末,隨著樓氏電子發(fā)明 MEMS 麥克風(fēng),后者很快取代 ECM 的大部分應(yīng)用場景,成為使用最廣泛的麥克風(fēng)。
MEMS 與 ECM 均是電容式結(jié)構(gòu),原理類似,只不過 MEMS 麥克風(fēng)采用了半導(dǎo)體制程的芯片結(jié)構(gòu),由一個 MEMS 芯片與一個 ASIC 專用集成芯 片構(gòu)成。與 ECM 相比,MEMS 麥克風(fēng)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(yīng)性。制造方面,MEMS 麥克風(fēng)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(fēng)伴隨智能手機的普及而快速增長,智能音箱及 TWS 耳機進一步驅(qū)動行業(yè)成長。MEMS 麥克風(fēng)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(fēng)使用大戶。智能音箱作為聲控指令中樞,麥克風(fēng)成為必備功能配件,圍繞麥克風(fēng)拾音也持續(xù)進行著技術(shù)迭代,如身份及語音識別、噪音及風(fēng)聲排除等;因為麥克風(fēng)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(fēng)。TWS 耳機作為重要語音控制入口,麥克風(fēng)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(fēng)參與實現(xiàn),如前文所述,AirpodsPro 為實現(xiàn)降噪功能,即多增加一枚外向式麥克風(fēng)以拾取環(huán)境噪聲。
??據(jù) Yole 預(yù)測,在智能音箱市場,MEMES 麥克風(fēng)出貨量在 2024 年預(yù)計達到 12 億只,復(fù)合增速 13%;在無線耳機市場,MEMS 麥克風(fēng)出貨量將達到 13 億只,復(fù)合增速 29%。整體 MEMS 麥克風(fēng)市場在 2005 -2022 年間保持復(fù)合增速達 11.3%,與此同時 ECM 麥克風(fēng)則呈緩慢下降趨勢。
??MEMS 麥克風(fēng)市場參與者分為半導(dǎo)體廠商和聲學(xué)精密器件廠商。MEMS麥克風(fēng)由于導(dǎo)入半導(dǎo)體工藝,使得一些半導(dǎo)體廠商進入市場,典型的有意法半導(dǎo)體和英飛凌等。其中英飛凌在 MEMS 麥克風(fēng)領(lǐng)域主要產(chǎn)品為MEMS 麥克風(fēng)芯片,較少從事 MEMS 麥克風(fēng)的封裝和測試環(huán)節(jié),主要作為第三方供應(yīng)商為眾多聲學(xué)精密器件廠商提供 MEMS 麥克風(fēng)芯片。
??另一重要參與者是傳統(tǒng) ECM 聲學(xué)器件廠商,如樓氏、歌爾股份、瑞聲科技等,這些傳統(tǒng)聲學(xué)廠商業(yè)務(wù)廣泛,主要產(chǎn)品除 MEMS 麥克風(fēng)成品外,還包括其他聲學(xué)器件、光學(xué)器件、精密設(shè)備等未采用 MEMS 技術(shù)的產(chǎn)品。根據(jù) IHS Markit 的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2017 年全球 MEMS 麥克風(fēng)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(dǎo)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(fēng)器件領(lǐng)域中國企業(yè)已經(jīng)占據(jù)較高的市場份額。