TWS耳机为什么会火?

贸泽电子设计圈 发表于 2020-10-23 18:18:03 收藏 已收藏
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400万+工程师在用
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TWS耳机为什么会火?

贸泽电子设计圈 发表于 2020-10-23 18:18:03

TWS(True Wireless Stereo,真正无线立体声)耳机现在几乎成了智能手机用户的必备配件。根据CounterpointResearch报告,2018年TWS耳机出货量为4,600万台,到2020年将达到1.29亿台,是2019年的两倍。随着蓝牙技术的升级、3.5mm耳机孔的取消,以及TWS耳机体验感的提升,TWS耳机的市场还会继续大幅攀升。

图1:苹果AirPods在TWS市场拥有绝对的领先优势(图源:IDC)

从品牌来看,苹果AirPods是TWS耳机市场的绝对赢家,占据了超过40%的市场份额。2018年/2019年AirPods出货量约为3,500/5,500万台,预计2020年AirPods的出货量为9,000万台,2021年有望达到1.5亿台,出货量同比分别增长63.6%/66.7%。小米在2019年第一季度也推出了TWS耳机,凭借超高的性价比,产品一经推出,在短时间内就获得了市场的认可。三星Galaxybuds、传统耳机厂商JBL、Beats、Bose等也相继推出了自家的TWS耳机。一时间,TWS耳机行业呈现出百花齐放的繁荣景象。

TWS耳机为什么会火?

在快速增长的TWS耳机市场,苹果公司一直处于领先地位。可以这样说,TWS耳机之所以能够快速赢得消费者的认可,苹果公司功不可没。早在2016年9月,苹果公司在其秋季新品发布会上推出iPhone 7,业界首款无线耳机AirPods也同步亮相。仅仅一个月的时间,AirPods就成为全美最受欢迎的无线耳机。根据市场调研机构Slice Intelligence的数据,此时的AirPods已占据26%的市场份额,超过了Beats和Bose耳机。

归纳一下的话,TWS耳机的兴起,下面四个因素发挥了重要作用。

01

蓝牙5.0的出现

蓝牙5.0的出现,尤其是新一代蓝牙音频技术——LE Audio的问世,为下一代音频行业的发展打下了基础。 音频传输一直是蓝牙技术的第一大应用领域,到2024年,该领域设备年出货量将达到15亿以上,并在未来呈现持续增长趋势。 根据蓝牙技术联盟的预测,到2024年,将有97%的扬声器采用蓝牙技术,这也意味着扬声器市场将饱和式地采用蓝牙技术。 随着每年无线耳机出货量的快速增长,预计2024年真无线耳机的比例将达到38%,这一数字还不包括将带会来巨大商业市场机会的低功耗音频LE Audio部分。

图2:音频解决方案是蓝牙设备年出货量的重头(图源:蓝牙技术联盟)

02

取消3.5mm插孔耳机接口

取消3.5mm插孔耳机接口助推了蓝牙耳机市场迅猛发展。当初苹果公司宣布取消3.5mm耳机接口时,业界一片哗然,很多人并不看好它。现在再来看,苹果AirPods俨然已成为当今街头潮男潮女的标配。

03

AI及可穿戴设备的兴起

人工智能(AI)及可穿戴设备的兴起助力TWS技术驶入了发展的快车道。TWS耳机问世之时恰逢AI领域处于高速发展阶段。根据高通公司2018年8月份发布的报告,人们购买带有AI语音辅助功能的无线耳机有三个主要原因,即收集健身和健康数据、放弃屏幕和获取GPS方向。未来,我们可能只需通过“可听见”设备(Hearables)的语音用户界面就可保持与外界的联系。业界更有乐观的预测:TWS耳机+智能音箱这一组合有望形成智能交互的新入口。在未来的物联网世界,凭借多场景的应用,TWS耳机有望加入智能家居生态链。

04

TWS的高性能

TWS的高性能赢得了用户的心。TWS拥有无与伦比的高性能,可实现单双耳佩戴,彻底摆脱了传统耳机线缆的束缚。左右两个耳机通过蓝牙组成立体声系统,听歌、通话、佩戴各方面的使用体验都得到大幅提升。

TWS市场火热,哪些企业最受益?

TWS耳机虽小,却带火了一个庞大的产业链。从工作原理上讲,TWS耳机由无线耳机+充电盒两部分组成。其中,无线耳机部分主要包括主控蓝牙芯片、存储芯片、柔性电路板(FPC)、传感器、可编程SoC、音频解码器、MEMS麦克风、过流保护IC、模组代工ODM、电池等。充电盒部分主要包括微控制器(MCU)、电源管理IC(PMIC)、稳压器、锂离子电池、充电控制与保护电路、DC-DC转换器等。

图3:TWS耳机由无线耳机+充电盒两部分组成(图源:TI官网)

TWS耳机对所需的元器件及芯片的要求极高,原因是我们需要在4-6克重量和极其有限的空间内实现2小时以上通话时间,这些就是设计的硬门槛。现在,各大芯片厂商纷纷顺应产业发展趋势,推出了一系列支持TWS耳机的产品和解决方案。在无线耳机部分,苹果、高通、意法半导体、络达、恒玄、炬芯、德州仪器、赛普拉斯等行业领军企业受益颇多,更多的芯片原厂或方案商正在赶来的路上。歌尔股份、兆易创新、韦尔股份等国产企业也在产业链中分得了可观的市场份额。

TWS耳机中的蓝牙SoC芯片对TWS耳机信号传输及音质表现至关重要。AirPods搭载的是苹果自研的H1芯片,其他TWS耳机SoC芯片在2018年前主要由高通、恒玄以及络达供应。随着TWS耳机逐步放量,新增企业越来越多,瑞昱、炬芯、原相、汇顶科技等相继加入到供应链中。

降噪是TWS耳机的头等大事。苹果公司在AirPods Pro中加入的ANC(主动降噪)功能,单只耳机就有3颗MEMS麦克风,通过外向式麦克风和内向式麦克风分别检测外部声波及多余声波,通过内部处理后,产生与之相同的抗噪声波将其抵消,拥有优异的降噪性能。现在,非A端TWS耳机SoC芯片已具有ANC功能,比如高通、恒玄、瑞昱的产品。

在这里,小编想单独提一下TWS耳机的存储供应链。我们知道,NOR Flash是一种非易失闪存技术,传输效率高,应用程序可以直接在Flash闪存内运行。TWS耳机为存储更多固件和代码程序,必须外扩一颗串行NOR Flash,目前TWS耳机采用的主流NOR Flash存储容量为128M,未来有望扩展至256M。这样算下来一对TWS耳机就需要两颗NOR Flash。目前,兆易创新、旺宏、华邦等是TWS耳机存储芯片的主力供应商。根据兆易创新公布的数据,该公司Flash累计出货量已经超130亿颗,消费电子、汽车电子、智能手机等是其重点应用领域,而TWS耳机更是被兆易创新看作是消费电子市场的明珠。

在TWS耳机充电盒市场,已经进入的大企业也很多,比如意法半导体、德州仪器、新普科技等。模拟IC厂商有韦尔股份、圣邦股份、杰华特等。电源管理芯片的主力供应商有德州仪器、钰泰,此外欣旺达、鹏鼎控股以及中国台湾的耀华、华立捷等也均获得一部分市场份额。

企业下一步还应重点关注啥?

电池续航问题一直位居便携式消费电子产品亟需解决的问题之首,小电池限制了电子设备的功率和能量。最直接的解决方案是增加电池的容量,但要在4g重量的耳机中放入更大容量的电池显然不是一件容易的事。实际中,电池和电子设备消耗的每一小块额外空间都增加了机械设计的难度,这些挑战涉及设备的所有组件,包括印刷电路板、挠性电缆和工业设计外壳等。

另一解决方案则是通过采用先进的芯片制程有效增加电池的续航,但高昂的成本也不是一般厂商能够承受的。苹果的H1芯片采用了16nm工艺,这也是AirPods Pro拥有长续航能力的重要原因。安卓系TWS耳机目前大多还是采用28nm工艺。据悉,部分安卓系头部企业已经开始16nm工艺的研发,届时,功耗的困扰有望得到改善。

图4:采用IBM SOI技术的蓝牙芯片工艺演进过程(图源:西部证券研发中心)

当然,无论采用哪种办法,降低设备的整体功耗才是最根本的解决方案。供应链上的企业可以在这方面多下功夫。

TWS耳机品牌厂商对制造质量、交期、研发等有较高的要求,位于产业链中游的ODM/OEM厂商必须全方位满足用户需求才能赢得订单。同时满足这些需求的ODM/OEM厂商比较少,立讯精密、歌尔股份、佳禾智能等是现有市场的生力军。TWS耳机的快速发展,对产业链的拉动作用也是巨大的,留给ODM/OEM厂商的市场空间还很大。

责任编辑:haq

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