2019年中国声学器件发展趋势：电声系统、麦克风、音频 IC、微型扬声器、TWS 耳机、智能音箱声学器件前景分析[图]

    从麦克风到扬声器。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 。

    微型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）。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%。预计整体市场在 2024年将达到 208 亿美金，复合增速达到 6.6%。

    麦克风市场，MEMS 麦克风已经替代 ECM 成为主流，未来智能音箱与 TWS 耳机驱动 MEMS 市场继续扩容；音频 IC 市场，高采样率/分辨率的音频转换与控制是芯片算法前进方向，高功能集成则是音频 IC 的大趋势；微型扬声器市场则受益于单机搭载量提升带来量价齐升。

    一、电声系统

    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。

    扬声器市场规模最大（约 91 亿美金），音频 IC 其次（约 34 亿美金）， 亿美金），麦克风市场最小（约17亿美金）。

    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 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。

2016-2020年TWS耳机市场出货量趋势预测

数据来源：公开资料整理

    二、麦克风

    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。

    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。

MEMS 麦克风与ECM

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    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，Airpods Pro 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。

    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 20052022 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。

MEMS 麦克风高速增长而ECM麦克风稳定下降

数据来源：公开资料整理

    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。根据调查数据显示，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。

    三、音频 IC

    在麦克风与扬声器之间，音频 IC(编/解码器、 解码器、接口 IC、 、功放IC 等)扮演关键角色。音频 IC DAC、ADC、DSP、Codec 等，涵盖模拟芯片、数字芯片及数模混合芯片，技术含量较高，市场参与者不多。音频 IC 功能在于音频模拟信号的读取与解调、模拟与数字信号之间的转换、音量与音质的调整等。早期模拟音频时代（~1970s），音频 IC 以模拟 IC 为主，主要是音频放大器与 AB 类功放；往后数字音频时代（1980s~1990s），伴随大规模集成电路的发展，音频 IC 也逐步增加数字化芯片，如数字声音处理器、D 类功放；到 2000 之后的多媒体与高解析音频时代，数模混合 IC、更复杂的 DSP、DAC 集成、更高分辨率的声音处理器使得音频 IC 市场更为丰富与繁杂。

    行业参与者基本分为两类：一是如 Cirrus Logic、瑞昱与美信等分立芯片供应商，专注于音频领域，在高价值算法上持续深耕；二是像高通、海思与苹果等具备 SOC 能力的芯片设计商，则致力于将音频 IC 集成在应用处理器（AP）上。从市场份额来看，全球前三大音频 IC 供应商为 CirrusLogic（35%）、TI（18%）、高通（18%）。

全球音频IC市场格局

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    高采样率/分辨率：高分辨率音源已是大势所趋，而忠实再现音源信息则需要音频 IC 的配合才能得以实现。早期 CD 音质标准确定的时候（1980s），采用的是 16bit 分辨率、采样率 44.1kHz 的音频数据格式，而目前高分辨率音频标准则一般采用 24/32bit 分辨率、采样率 192kHZ甚至更高，可处理高分辨率音源的音频解码器以及与其音质相配的声音处理器成为必须。高功能集成：音频设备小型化轻量化的需求使得音频IC 走向集成化。如罗姆半导体的音频 SOC BM94803AEKU，把解码器、声音处理 DSP、USB/SD 解码器、MCU 甚至是 SDRAM 都集成进去。集成 SDRAM 的作用是提前存储音频以实现低延迟与降低元器件之间的辐射噪声，以改善音质。

    四、微型扬声器

    扬声器是声音传输的最后环节，也是音频系统最早被发明的环节。早在1860 年代，第一个电扬声器就已经问世；到 1950 年代，扬声器结构基本稳定；进入 2010 年代，利用 MEMS 技术制造的扬声器开始被行业关注。

    目前使用最广泛的是电动式扬声器，振动膜、音圈、永久磁铁、支架等组成。原理是利用电磁效应使固定磁铁磁化，带动附着在线圈上的薄膜向上和向下移动，并发出实际上可听见的声波。根据用途不同，电声行业内一般将输出功率较小、靠近人耳附近收听的器件称为受话器，远离人耳收听的器件称为扬声器。

    包括手机、笔记本电脑、耳机在内的消费电子产品，基本都配置有麦克风、扬声器或受话器，智能音箱等新兴应用搭载量更高。以手机为例，目前正发生从单扬声器到双扬声器配置的趋势，如 iPhone 从 iPhone7 开始采用双扬声器设计，安卓中高端也已经逐步普及，手机微型扬声器市场迎来较大的增量。

各类消费电子配置的声学器件概况

数据来源：公开资料整理

2009-2020年全球微型扬声器出货量趋势及预测

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    五、TWS 耳机

    以 Airpods 为例，耳机端包含 W1 主芯片、蓝牙、存储、控制等芯片，也配备光学传感器、加速度计等传感器，声学器件则包括 Cirrus Logic提供的音频解码器、歌尔通泡面哥的 MEMS 麦克风等。

    随着 Pro 版降噪等功能增加，麦克风数量在提升，假设 2020年麦克风 ASP 为 10 元,2021 年后为 12 元保持不变；非 Airpods 类 TWS耳机音频 IC ASP15 元，MEMS 麦克风 ASP 4 元，2021 年以后保持 6元不变。销量方面，预计 Airpods 今年销量为 6500 万台，明年销量为 1 亿台，长期来看，年销量预计达到 iPhone 年销量约 2 亿台；非Airpods 类 TWS 今年销量 5000 万台，长期来看年销量有望到 10 亿台，以此作为测算依据。

2018-2021年麦克风市场及增速预测

数据来源：公开资料整理

2018-2021年音频IC市场及增速预测

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    2019 年 TWS，MEMS 麦克风市场将达到 5.9 亿， MEMS 麦克风市场将达到 84 亿。TWS 音频 IC 市场今年将达到 20.5 亿，长期来看将到达 190 亿。两者合计长期市场规模将超过270 亿元。

    六、智能音箱声学器件

    以亚马逊 Echo 为例，里面涉及到的声学器件包括 TI 超低功耗立体声解码器、SNR 低压立体声模数转换器、麦克风（7 个）等。

    智能音箱市场 MEMS 麦克风 ASP 为 10 元，扬声器（非微型）ASP 为 30 元，音频 IC ASP 为 20 元；销量方面，根据调查数据显示，2018年全球智能音箱出货量达到8610万台，预计今年将达到 12000 万台，明后年保持 20%的增长。

2018-2021年中国智能音箱声学器件销量及增速趋势预测

数据来源：公开资料整理

    测算2019年智能音箱 MEMS麦克风市场将达到12亿，扬声器市场将达到 36 亿，音频 IC 24 亿元。预计未来两年市场保持20%左右的增速。

    相关报告：智研咨询发布的《2020-2026年中国电声器件行业市场发展调研及投资潜力研究报告》