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TWS年销量增长90%,每只耳机2-3颗,MEMS麦克风前景可期

电子发烧友网

作者|李弯弯 来源|电子发烧友网(ID:elecfans)

随着智能化的兴起,很多智能设备都搭载语音功能,而这使得麦克风成了智能设备必不可少的器件。

MEMS麦克风因为体积小、功耗低、可靠性高、产品一致性高等特点,在智能手机、智能家居、智能可穿戴、医疗以及汽车等诸多领域获得市场认可。

近几年智能手机、智能音箱以及TWS耳机给MEMS麦克风带来了极大的市场空间,数据显示,一款智能手机配备3-5颗MEMS麦克风,一台智能音箱2-8颗,一副TWS耳机4-6颗。

MEMS麦克风逐渐成为主流 占比7成

麦克风是一种将声音转换成电子信号的换能器,即把声信号转成电信号,类似于光电转换的原理。MEMS麦克风则是一种基于MEMS技术制造的麦克风。

MEMS麦克风与传统麦克风的工作原理不一样,传统的原理是,根据声波产生的空气流动对薄片的冲击,使其产生形变,从而改变电容使输出电信号改变,从而反映出入口处的声波的频率和幅度的变化。

MEMS麦克风主要包含两个芯片,MEMS芯片和专用集成电路ASIC芯片。更具体一点来看MEMS麦克风包含MEMS微电容传感器、微集成转换电路、声腔、RF抗干扰电路等几个部分,MEMS微电容极头包括接受声音的硅振膜和硅背极。

其工作原理是硅振膜接收到音频信号,经过MEMS微电容传感器传输给微集成转换电路,微集成电路把高阻的音频电信号转换并放大成低阻的电信号。

再通过RF抗噪电路滤波,输出与前置电路匹配的电信号,就完成了声电转换,通过对电信号的读取,从而实现对声音的识别。

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事实上MEMS麦克风只是在工艺上进行了改进,原理依然是电容式麦克风。在消费电子领域,与MEMS麦克风地位相当的是驻极体麦克风,这两种麦克风是消费电子领域的主力军。

不过近些年MEMS麦克风凭借体积小功耗低、可靠性高、抗干扰能力强、产品一致性高等特点,在智能手机、智能音箱及TWS耳机中得到广泛应用,逐渐取代驻极体麦克风成为消费电子领域主流。此前有报告显示,MEMS麦克风在整个麦克风市场占比约为70%。

语音普及 驱动MEMS麦克风市场增长

2017年以来智能语音交互市场逐渐火热,带动国内MEMS麦克风市场规模快速成长,据赛迪顾问之前数据显示,2018年中国MEMS麦克风市场规模31.3亿元,同比增速15.07%,预计2021年规模将进一步上升至47.9亿元,复合增长率超过15%。

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MEMS麦克风在消费电子、汽车、工业及医疗等多个应用领域都有应用,其在消费电子领域的应用占比达到90%,2017年MEMS麦克风的在消费电子领域的应用主要为手机、平板和电脑,其中手机占比高达85%。

近几年随着语音在智能设备中的应用,智能家居和智能可穿戴中的智能音箱、TWS耳机给MEMS麦克风带来了极大的市场增长。

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首先看手机,智能手机给MEMS麦克风带来的市场增长,除了手机本身出货量增加之外,随着智能化的需求更高,每部智能手机中搭配的MEMS麦克风数量也在增加,数据显示2010年每部手机配备2颗MEMS麦克风,到2017年安装量已经达到5颗。

再看智能音箱,近几年智能家居市场规模快速提升,而随着AI技术及语音技术进步,语音交互成了智能家居的主要入口,智能音箱则是重要载体。

而智能音箱的出货量逐年增长,根据Omdia今年1月中旬发布报告,2020 年全球智能音箱出货量为1.36 亿台,年复合增长率同比增长39.7%,2025年预测智能音箱出货量为3.45亿台,2020年至2025年的年复合增长率为20.5%。

又由于这个智能家居中语音交互是一个相对嘈杂的远距离场景,需要多个MEMS麦克风组成麦克风阵列,才能更好的完成远场识音和降低噪音的功能。因此智能音箱中的MEMS麦克风数量要求较多,之前有数据显示,根据产品设计和价格定位,一台智能音箱的MEMS麦克风搭载量可达2-8颗。

接着看TWS耳机,苹果2016年发布AirPods引发TWS耳机浪潮,StrategyAnalytic最近发布报告预测,2020年全球蓝牙耳机的总销量将超过3亿部,其中真无线立体声(TWS)蓝牙耳机的销量增长了近90%,TWS耳机推动了蓝牙耳机细分市场的全球销量。

从TWS耳机巨大的市场增量不难看出MEMS麦克风的市场机会,另外TWS耳机的语音唤醒及主动降噪使得每只耳机搭载的MEMS数量提升,每只搭载2-3颗,一副搭载4-6颗,数据显示预计TWS耳机中的MEMS麦克风出货量年复合增长率高达30%。

竞争激烈 声学精密器件厂商与半导体厂商角逐

当前从全球范围来看,MEMS麦克风市场的主要玩家有来声学精密器件的厂商及半导体厂商,分别是楼氏、歌尔股份、瑞声科技等,以及敏芯股份、意法半导体、英飞凌等厂商。其中楼氏和歌尔共同占领超50%的市场份额,分别是39%和28%。

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楼氏是一家全球领先的MEMS麦克风和音频处理技术供应商,主要服务于移动消费电子、通信、医疗、工业、军事和航空航天行业。楼氏向电子发烧友介绍到,公司从第一颗MEMS麦克风出货至今,全球累计销量超过150亿颗。

2020年楼氏在数字麦克风和模拟麦克风产品线分别推出了高SNR和高AOP的产品,并且在多款全球热卖的智能音箱和TWS主动降噪耳机中应用。2020年底公司还推出一款名为Shield的模拟麦克风,其抗射频干扰性能大幅优于目前市场上的主流模拟麦克风。

小型化、高SNR、高AOP和低功耗是其主要的设计方向,该公司表示,接下来将继续朝着这个方向发展,同时产品会根据细分市场需求的不同而开发符合市场需求的MEMS麦克风。

另外为了应对竞争,楼氏于2019年底收购了艾迈斯半导体的MEMS麦克风ASIC设计部门,从而取得混合信号电路设计IP。

歌尔股份主营业务包括精密零组件、智能声学整机及智能硬件,发展战略是“零件+成品”,公司正在积极布局TWS耳机、VR/AR和智能穿戴(手表手环)等硬件。

日前该公司发布2020年业绩快报表示,受益于精密零组件、TWS耳机、VR和智能家居设备销售收入的全面提升,公司2020年实现营收576.13亿元,同比63.92%,实现归母净利润28.55亿元,同比122.94%,营业收入和净利润均大幅增长。

值得关注的是,歌尔股份是Airpods的主要供应商,受益于Airpods旺盛的市场需求,公司自2019年以来业绩持续高增长。

瑞声科技是一家微型声学器件供应商,全球MEMS麦克风的主要供应商之一,2020年4月该公司在英国设立MEMS麦克风全球研发中心,主要侧重于MEMS麦克风芯片。

而当前各家MEMS公司都在争取更为全面的发展,从而能在不断增长的市场中获得收益,ASIC芯片、MEMS芯片和封装是MEMS麦克风的三大组成部分,瑞声科技成立该设计中心,估计是希望自己能够掌控更多核心的部分。

该设计中心首席战略官David Plekenpol当时表示,“我们的目标是使这三大组成部分都来自瑞声科技,这是目前高信噪比MEMS麦克风的发展路线图。”

敏芯股份是一家以MEMS传感器研发与销售为主的半导体芯片设计公司,能够自主设计为MEMS传感器芯片提供信号转化、处理或驱动功能的ASIC芯片,并实现了MEMS传感器全生产环节的国产化。

敏芯股份于2020年8月在科创板上市,根据招股书信息,公司主要产品线包括MEMS麦克风、MEMS压力传感器和MEMS惯性传感器,其中MEMS麦克风占整体营业收入的90%。

意法半导体是全球领先的半导体解决方案提供商,在MEMS麦克风领域的出货量排名第五,意法半导体最早于2009年开始进行MEMS麦克风研发,因为原本就在MEMS产品做得非常成功,凭借在MEMS工艺上的丰富经验积累,以及传统音频产品线经验,2011年初批量生产之后,很快在MEMS麦克风市场占有一席之地。

英飞凌之前在MEMS麦克风领域主要是为楼氏、歌尔等供应MEMS麦克风裸片,并在该领域出货量一度领先,2017年该公司转变商业模式开始推出完整封装的MEMS麦克风,另外值得关注的是,近段时间英飞凌还推出了新一代模拟MEMS麦克风,具有更好的声学性能。

小结

不难看出在智能化的推动下,MEMS麦克风增长空间很大,除了上文提到的智能手机、智能音箱和TWS耳机,MEMS麦克风在汽车领域的应用也值得关注,比如车载语音控制、车内包括胎噪、风噪等噪声消噪都需要多马克风搭配ANC算法来实现。

另外在MEMS麦克风市场需求快速增长的情况下,市场竞争也相当激烈,声学精密器件厂商从采购芯片开始逐渐通过自研和收购的方式进入上游产业链,以期掌握更多核心技术来应对竞争,半导体厂商逐渐也从供应MEMS裸片进入到MEMS麦克风成品市场,可以看到整个MEMS麦克风在微微改变,各厂商在暗自较量。

编者按:本文转载自微信公众号:电子发烧友网(ID:elecfans),作者:李弯弯


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