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              智能音頻 SoC 芯片市場發展概況
              更新時間:2020-9-2 8:35:16 編輯:溫情 光電與顯示 調整文字大小:【

              隨著半導體技術、智能物聯網的迅猛發展,市場迫切需要一種高算力低功耗、平臺化可擴展的芯片來滿足越來越多智能設備的需求,智能 SoC 主控芯片應運而生。SoC 芯片結構復雜,對研發設計、制造工藝以及軟硬件協同開發技術的要求較高。

              相比于傳統的微處理器系統,SoC 芯片在性能和功耗上具有明顯優勢,已經占據終端設備芯片市場的主導地位。智能音頻 SoC 芯片包含完整的硬件電路及其承載的嵌入式軟件,需要在進行芯片設計的同時開發相應的應用方案,將復雜的硬件電路和軟件系統有效結合以實現芯片產品的功能,符合芯片技術未來的發展方向,可廣泛應用于智能可穿戴、智能家居等智能終端設備。多技術、多應用融合及多樣化需求,使得智能終端產品更新換代的速度越來越快。
              IDC 預測顯示,到 2020 年全球物聯網連接數量將接近 300 億個,物聯網市場規模在 2020 年以前將按照每年 16.9%的速度遞增,在 2020 年將增至 1.7 萬億美元。

              (1)TWS 耳機及智能音箱是智能音頻 SoC 市場爆發的催化劑

              2016 年 9 月,蘋果發布第一代 AirPods,成為 TWS 智能耳機技術的引領者,拉開了耳機領域新一輪技術革新的序幕。TWS 耳機沒有傳統耳機線,左右兩個耳塞通過藍牙技術與手機相連,組成一個立體聲系統。

              TWS 耳機的核心是智能藍牙音頻 SoC 芯片,其承擔了無線連接、音頻處理和其他輔助功能。TWS 耳機對智能藍牙音頻 SoC 芯片的工藝制程、集成度和功耗提出了更高要求。同時在耳機尺寸受限的前提下,還需要大幅提升芯片算力以支持耳機的智能化發展。

              蘋果正是憑借其自研的 W1 和 H1 芯片,實現了更豐富的功能及更高的性能,使得AirPods 體驗優于競爭對手。終端廠商為優化 TWS 耳機的用戶體驗,在耳機上開發智能語音助手和語音應用,實現語音喚醒、語音識別等功能。耳機智能功能的增加,要求耳機主控芯片性能持續提升。

              智能音箱是智能家居領域率先爆發的細分市場,WiFi 傳輸速度快、通信距離遠、成本適中,是適合智能家居應用場景的重要技術之一。智能音箱是智能家居體系中不可或缺的重要終端,吸引了眾多科技公司。

              在 2019 年第四季度,阿里巴巴、百度、小米、騰訊均推出了新品智能音箱,且均為觸控屏智能音箱。隨著智能音箱的智能化水平不斷提升,對智能 WiFi 音頻芯片的功耗、AI 性能、內存、傳輸速度、覆蓋范圍等要求進一步提高。此外用戶對交互方式的要求由原來的單一語音逐步發展至語音+觸控、語音+動作感應等多模態交互。智能

              WiFi 音頻芯片廠商通過多核混合架構等方式來實現低功耗、高性能計算,以適應智能音箱的發展趨勢。智能音頻 SoC 芯片的繁榮始于智能耳機及智能音箱,但不止于此。

              在智能物聯網爆發的背景下,智能語音交互的場景(如智能可穿戴、智能家居等)變得越來越多。過去幾年智能耳機及智能音箱的推廣和普及,使消費者開始使用語音交互。電視等其他家庭語音中控智能設備的出現,促進了消費者養成語音交互的習慣。更多的終端設備正在走向智能化,包括照明、門鎖、空調、冰箱、車載支架等設備正在快速的語音化,越來越多的消費者要求終端設備具備智能語音交互能力。

               

              伴隨 AIoT 的落地實現,在萬物智聯的場景中,終端之間互聯互通,形成數據交互、共享的嶄新生態。在多數場景中,終端需要更高效算力,以具備本地自主決斷及快速響應的能力,即具備邊緣智能。出于對功耗、響應效率、隱私等方面的考慮,部分計算需要發生在設備端而不是云端。以智能耳機、智能音箱為例,其已具備邊緣計算能力,實現語音喚醒、關鍵詞識別等功能。

               

              智能音頻 SoC 芯片作為智能終端設備的核心器件,市場增長受益于物聯網快速發展以及智能化的進一步提高。智能可穿戴和智能家居作為 AIoT 重要的落地場景,正吸引越來越多企業進入。在這其中,既有如谷歌、亞馬遜、阿里、百度等互聯網科技巨頭,也有像蘋果、華為、三星、小米等手機品牌。

              (2)Type-C 音頻 SoC 迎來發展機遇

              ①Type-C 有望成為電子設備統一的接口

              相比于 USB Type A/B,Type-C 擁有顯著的優勢:

              A.全功能:Type-C 同時支持數據、音頻、視頻和充電,奠定了多設備共用基礎;

              B.正反插:端口正面反面相同,支持正反插;

              C.雙向傳輸:數據、電力可實現雙向傳輸;

              D.向下兼容:通過轉接器,Type-C 能兼容 USB Type A/B 等接口;

              E.小尺寸:Type-C 接口尺寸約為 USB-A 接口 1/3;

              F.高速率:Type-C 兼容 USB 3.1 協議,可支持高達 10Gb/s數據傳輸。

              Type-C 接口芯片廠商、消費終端廠商以及智能手機操作系統廠商均在推進Type-C 的普及。Type-C 有望在電子設備上代替其他數據、音頻、視頻和電源接口,最終實現接口的統一。

              ②Type-C 接口為有線耳機的智能化提供了可能

              2016 年 9 月,蘋果發布 iPhone 7 時率先取消了 3.5mm 耳機接口,成為 Type-C接口加速普及的良好契機。與 3.5mm 耳機接口相比,Type-C 接口直接采用未解碼的數字音頻信號從數據接口輸出,在手機外部完成解碼和放大,可以減少音頻信號失真,并具有較高隔離度。隨著集成電路工藝的進步和 SoC 技術的發展,音頻芯片的面積和功耗不斷減小,在技術上也支持將音頻芯片從手機主板移出到耳機中。

              通過使用 Type-C/Lightning 接口,可將原本位于手機內部的編碼解碼器和放大器等音頻處理芯片轉移到 Type-C/Lightning 接口上,實現比 3.5mm 接口更好的性能。

              傳統有線耳機主要作為音頻設備的附件存在,而數字有線耳機在耳機接口中置入音頻處理芯片和運算芯片,從而使得有線耳機擺脫了傳統意義的音頻附件功能,也為增加更多傳感器和功能提供了可能。比如耳機可以寫入身份標識,與手機通訊進行身份識別;可以判斷自己喜歡的音樂風格,自動進行硬件調音;可以與流媒體音樂結合,自動辨別盜版等。隨著更多傳感器、智能語音交互和智能推薦算法等人工智能解決方案出現在智能耳機中,Type-C 音頻 SoC 芯片將助推耳機實現智能化。

              (1)智能耳機市場發展概況

              ①TWS 耳機增長迅速2016 年蘋果推出第一代 AirPods,引爆了 TWS 耳機熱潮,國內外廠商紛紛跟進推出自己的 TWS 耳機產品,耳機向無線化加速轉變。隨著主動降噪、智能語音等功能的加入,耳機正向智能化、多功能化演進。

              根據 Counterpoint Research 統計數據,2016 年全球 TWS 耳機出貨量僅為 918萬副,2018 年則達到 4,600 萬副,年均復合增長率為 124%。預計 2020 年 TWS耳機出貨量將躍升至 2.3 億副,全球 TWS 耳機市場規模將達到 270 億美金。

               

              ②3.5mm 接口取消和藍牙 5.0 標準的普及助推智能耳機成長

              隨著智能手機廠商追求輕薄、防水等特性,手機的接口和物理按鍵開始逐步減少,取消 3.5mm 接口已經成為智能手機發展趨勢。在這樣的背景之下,TWS耳機迎來了快速發展的時機。

              相比藍牙 4.2 版本,藍牙 5.0 版本的傳輸速度、傳輸距離提高,同時功耗降低,穩定性增強。新標準的藍牙技術提高了無線信號的傳輸質量,從而改善了耳機用戶的使用體驗。從 2017 年開始,主流手機廠商推出的智能手機均開始支持藍牙 5.0 標準。

              此外,藍牙技術聯盟發布的新一代藍牙音頻技術標準 LE Audio,將使用全新的高音質低功耗音頻解碼器 LC3,支持多重串流音頻技術、支持廣播音頻技術。LC3 將有助于 TWS 耳機實現更高音質和更低功耗,縮小與有線耳機在音質方面的差距;多重串流音頻技術有利于多臺音源設備之間的順暢切換;廣播音頻技術可實現基于人或者位置的音頻分享功能,將有利于進一步拓展 TWS 應用場景。

              ③TWS 耳機向智能化方向發展

              隨著 TWS 耳機在連接穩定性等痛點基本得到解決的情況下,行業已經開始向多功能、智能化等方向發展。2019 年蘋果最新發布的 AirPods Pro 的主要亮點之一是具備了主動降噪功能。

              從 2020 年 CES 上展示的 TWS 耳機新品看,各廠商在耳機腔體設計、算法方案上持續優化,主動降噪功能兼顧環境音模式已經成為高端 TWS 耳機的標配。

              語音 AI 技術的逐步成熟進一步提高了 TWS 耳機的智能化程度,如通過不斷改進智能語音助手,以增強和拓展耳機在智能手機中獲取信息的能力,包括內容搜索、音頻播報、語言翻譯等。

              另外,部分高端 TWS 耳機還通過骨聲紋 ID技術,實現了移動支付等功能。從谷歌、華為、三星等廠商最新公布的信息看,通過耳機中內置更多傳感器,收集用戶體征數據,提供健康檢測和運動數據播報等功能將出現在 TWS 耳機上。

              ④業界巨頭爭奪智能耳機這一入口級產品

              智能耳機作為語音交互的重要載體,開始集成各種智能應用,逐漸成為智能物聯網的重要入口。從產品銷售量看,目前市場上智能耳機的主要廠商為蘋果、三星、華為、小米、OPPO、vivo 等手機品牌,以及 SONY、JBL、BOSE、BEATS等專業音頻廠商。

              由于目前 TWS 耳機與智能手機相關性強,有些功能需要(如音頻解碼、雙耳連接方式等)與特定的智能手機硬件相匹配,同時 TWS 耳機也能夠延伸智能手機的功能(如語音助手),因此手機廠商積極布局智能耳機。

              此外,TWS 耳機作為最重要的智能終端之一,2018 年以來,谷歌、亞馬遜、微軟等科技巨頭為布局智能物聯網生態也都進入該市場,爭奪語音入口。

              ⑤白牌市場階段性增長,市場份額最終向品牌廠商集中

              隨著 TWS 耳機產業鏈的成熟,大量白牌廠商也迅速跟進,以吸引價格敏感的消費者。TWS 耳機未來的發展路徑將可能類似于智能手機:蘋果 AirPods 吸引高端用戶使用,開創新市場后,價格低廉的白牌 TWS 耳機進一步打開市場需求,促使更多消費者使用,培養消費習慣。之后品牌廠商憑借產品質量、技術及品牌優勢,使 TWS 耳機市場份額向品牌廠商集中。

              根據高通的市場調研,65%的被調研對象認為:清晰的音質至關重要,它已連續四年成為消費者在選擇音頻設備時最期待的特性;品牌信任和功能規格是驅動全球消費類音頻設備支出的首要因素。品牌 TWS 耳機擁有更好的降噪效果、更高品質的音質、支持智能語音等高階功能,長期來看更符合消費者日益挑剔的需求。

              ⑥消費習慣逐步形成,TWS 耳機未來市場增長可期

              隨著智能手機中 3.5mm 耳機接口的逐漸取消,TWS 耳機續航、傳輸、音質、價格等痛點的改善,以及用戶使用習慣的逐步養成,未來 TWS 耳機市場成長空間巨大。

              根據高通《2019 全球消費者音頻產品使用現狀調研報告》,消費者認為無線耳機使用場景眾多,可連接包括智能手機、筆記本電腦、平板電腦、電視、游戲機及家庭娛樂系統等多種設備。全球 59%的消費者希望和智能手機一起購買一款無線耳機。由此可見消費者對于 TWS 耳機的消費習慣已經逐步養成。同時 66%的消費者認為無線耳機的音質已經達到甚至超越了有線耳機,體現出在技術進步的推動下,消費者對無線耳機產品的認知度發生了轉變。

              根據高通調研數據,被調研者中 27%的消費者已經擁有一副 TWS 耳機,近四分之一的消費者計劃在未來 12 個月內購買 TWS 耳機,同時消費者對于 TWS耳機保持了較高的更新頻率。無論從存量還是增量市場看,TWS 耳機未來市場增長空間巨大。

              ⑦Type-C 耳機存量市場巨大

              由于 Type-C 接口的技術優點,其有望統一電子設備的接口,同時 Type-C 也為有線耳機的智能化提供了可能。目前包括華為、三星、OPPO 和谷歌等主流廠商均將 Type-C 耳機作為高端智能機的“in box”配件。根據 IDC 數據,2019 年全球智能手機出貨量已達13.71億臺,未來5G落地將帶動智能手機出貨量增長。對 Type-C 耳機來說,巨大的存量市場將產生相對穩定的需求。

              此外,Type-C 耳機的智能化也將進一步刺激需求量增長。除智能耳機外,公司產品未來還可應用于其他智能可穿戴設備。根據 IDC數據,2019 全球可穿戴設備出貨量達到 3.365 億臺,相比 2018 年的 1.78 億臺增長了 89%,全球可穿戴設備未來五年復合年增長率預計為 9.4%,2024 年出貨量將達到 5.268 億臺。全球可穿戴設備呈現欣欣向榮的發展態勢,消費者對智能手表、耳戴式、腕帶等可穿戴設備需求強勁。

              (2)智能音箱市場發展概況

              智能音箱是具備語音交互系統、可接入多種設備和豐富內容的智能終端產品。智能音箱在傳統音箱基礎上增加了智能化功能,包括 WiFi 連接、語音交互、海量內容等。根據 Canalys 數據,2019 年全球智能音箱出貨量 1.25 億臺,較 2018年增長 60%。Canalys 預測全球智能音箱市場在 2023 年將達到 230 億美元。根據IDC 數據,2019 年中國智能音箱市場出貨量達到 4,589 萬臺,同比增長 109.7%,持續了高增長態勢。

              ①智能音箱有望成為智能家居入口

              隨著智能物聯網的發展,智能家居具有極大的市場前景。日益增多的智能家居產品需要有統一的入口對其進行管理,因此巨頭紛紛布局,而語音交互作為人類最自然的交流方式,有望成為打通智能家居的突破口。

              2014 年,亞馬遜發布Echo 智能音箱,開創“用語音操控家居產品的新趨勢”。智能音箱作為 AI 語音交互能力的載體之一,有望成為新的智能家居入口。

              ②國內外行業巨頭紛紛布局智能音箱市場

              從整個智能音箱行業來看,國外市場較為成熟,亞馬遜、谷歌、微軟、蘋果等國外科技巨頭都參與其中,國內市場也已經吸引了一批科技巨頭布局,如百度、阿里、小米等。

              ③國內智能音箱滲透率較低,未來有較大增長空間

              根據Canalys報告,2019年第一季度中國市場智能音箱出貨量全球占比51%,首次超過美國,成為全球最大智能音箱市場。根據 eMarketer 《2019 年智能音箱市場趨勢觀察》的預測,2019 年中國智能音箱用戶超過 8,550 萬,超過美國 7,420萬的用戶數量,國內智能音箱滲透率遠低于美國,未來仍具有龐大的市場空間。

              ④場景落地及技術進步推動智能音箱需求量提升

              從目前看,國內廠商的智能音箱還是一個獨立的產品,功能主要是音樂播放、信息查詢和語音交互等。智能音箱要成為普通用戶家庭應用場景中的控制中樞,它需要具備連接各種設備、與各種設備發生交互的能力,具備對家電設備廠商、開發者的生態吸引力。

              隨著國內廠商生態搭建的完善、新技術的更新運用,智能音箱的需求量將有效提升。除智能音箱外,公司產品未來還可應用于其他智能家居設備。智能家居是廣泛的系統性產品概念,以住宅為載體,運用物聯網、網絡通信和人工智能等技術,接收信號并判斷,提供更加安全、智能的家居場景。根據 Statista 預測,2023 年智能家居市場規模將增長到 1,570 億美元。

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