一場耳朵引起的穿戴和家居革命！TWS耳機與智慧音箱產業報告【附下載】| 智東西內參
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自蘋果正式發售無線耳機 AirPods 以來， 真無線藍芽智慧耳機（TWS）憑藉其無線化、智慧化、 體積小、音質好、連線高效、穩定性等優點迅速受到市場廣泛關注，近年來，三星、華為、小米等手機廠商以及 Bose、索尼、 森海塞爾等耳機大廠紛紛進軍 TWS 耳機市場。
而隨著近兩年越來越多的科技廠商加入智慧音箱市場，18Q3 全球智慧音箱出貨量 1970 萬臺，同比增長 137%，全年銷量有望接近1 億臺。
本期的智慧內參，我們推薦來自東方證券的報告《TWS耳機與智慧音箱推動聲學產業新發展》， 詳解TWS耳機與智慧音箱產業新發展。如果想收藏本文的報告全文（TWS耳機與智慧音箱），可以在智東西公眾號：（zhidxcom）回覆關鍵詞“nc328”獲取。
一、TWS 耳機發展前景樂觀
2016 年，蘋果釋出 iPhone 7 取消了 3.5mm 耳機介面，並正式發售無線耳機 AirPods，推動了耳機行業的變革。此後， AirPods 受到追捧，發貨週期曾達到 6 周，一度供不應求。 AirPods 的火爆銷售正式打開了 TWS（True Wireless Stereo）真無線藍芽智慧耳機的市場，而“無線”成為消費者最為關注的耳機特性。
TWS 耳機最大的特點是無線化，人們不必再為耳機線材纏繞而煩惱。依靠整合的光學感測器等，TWS 耳機從耳機盒中拿出即可自動連線使用，自動開關，非常方便。同時相比普通藍芽耳機， TWS耳機體積小、音質好，更先進的藍芽技術的應用使其連線效率、穩定性更好，還具有一定的防水性和智慧性，因而迅速吸引了消費者們的視線。
▲無線耳機關注度佔壓倒性優勢
▲2018 年 Q3 耳機不同佩戴方式關注度
耳機因其良好的便攜性成為不可替代的電子產品，智慧耳機的出現使耳機的使用場景增多，並迅速吸引消費者並佔據市場。在國內，蘋果 AirPods 釋出後連續進入中關村統計的耳機關注度前十，甚至多次奪取第一、第二的位置。據 Slice Intellegence 統計， 2016 年 AirPods 上市一個月後即佔據美國線上耳機銷售 26%的份額，代表了消費者對 TWS 耳機的認可。近年來，越來越多的廠商陸續釋出新產品進軍 TWS 耳機市場。
▲各廠商積極釋出 TWS 耳機
TWS 耳機主要由晶片、揚聲器、麥克風和多個感測器構成， AirPods 集成了 28 個元件及數百個元器件，複雜度大幅提升。 AirPods 的自動開關主要依靠光學感測器實現，而依靠其他多種感測器，TWS 耳機還可實現運動檢測、健康監測等功能。 兩隻耳機可分為主揚聲器和副揚聲器，主揚聲器接收手機電腦等裝置的音訊訊號，並將訊號傳輸給副揚聲器從而實現立體聲效果。目前市場上的高階耳機擁有兩個主揚聲器，因此兩隻耳機均可以獨立使用；而低端耳機只有一個主揚聲器，因此只有一隻耳機可以獨立使用並接打電話。
▲AirPods 元器件構成及主要供應商
據 IDC 預測，耳機將會是增長最快的可穿戴裝置， 2018 年到 2022 年複合增長率達 56%。Futuresource 的報告中指出， 2018 年 Q3 全球耳機市場規模相比 2016 年 Q3 增長 26%，達到 55億美元。其中 AirPods 佔據 40%左右的市場份額。 我們認為， 藍芽技術、晶片方案等核心技術升級，手機結構變化和系統支援，伴隨 AI 和感測器技術的成熟，有望推動 TWS 耳機實現快速持續發展，預計未來三年 TWS 耳機銷量將有望實現翻倍以上增長，將成為耳機市場的主流。
▲全球 TWS 耳機市場有望快速增長（億美元）
▲全球 TWS 耳機出貨量（百萬只）
藍芽技術的升級提升了 TWS 耳機等無線產品的使用體驗。 2016 年，藍芽 5.0 技術標準釋出，奠定了 TWS 耳機普及的基礎。相比上一代技術，藍芽 5.0 的功耗更低；覆蓋半徑達 300 米，是藍芽4.2 的 4 倍；傳輸速度最高達 24Mbps，是藍芽 4.2 的兩倍；還能配合 WIFI 實現室內定位。藍芽Mesh 技術也打破傳統實現了“多對多”裝置間的訊號傳輸。
▲藍芽 5.0 與藍芽 4.2 對比
對 TWS 耳機和手機而言，藍芽技術的進步將提高裝置連線的穩定性、降低延遲，低功耗的特性還可以延長裝置使用時間。此外，藍芽 5.0 技術的應用將使 TWS 耳機實現雙邊通話，即兩隻耳機都可以作為主揚聲器使用。
▲藍芽各代技術標準發展歷史
據統計，自 2017 年下半年開始，主流手機品牌推出了 50 多款支援藍芽 5.0 傳輸的旗艦機型，佈局未來物聯網和智慧裝置的應用，也為採用藍芽 5.0 技術的耳機奠定了硬體基礎。
伴隨藍芽技術升級，晶片公司近年來積極推出多元化的 TWS 耳機方案，據統計，至 2018 年 6 月共有 6 家公司推出了 10 個 TWS 耳機方案，而到 11 月，有 8 家晶片公司共計推出 18 個 TWS 耳機方案，其中有 13 個方案支援藍芽 5.0 傳輸。這些晶片整合度進一步提升，如高通 CSR8675 是首款整合 ANC 功能的旗艦級藍芽音訊系統級晶片，節省了耳機內部的空間。這些解決方案還支援低功耗、低延時、降噪、環境音監聽等耳機功能，降低延遲、提高音質，使 TWS 耳機功能更多、效能更好，產品體驗提升。預計未來晶片廠商會推出更多技術和效能不斷改進的方案。
▲晶片廠積極推出 TWS 耳機解決方案
隨著技術的進一步發展，未來 TWS 耳機可能在工業、醫療、 ToB 等領域取得更大市場空間。蘋果專利顯示，未來耳機可能搭載心率檢測技術，整合更多的感測器實現監測心臟、血壓等功能。而另一份專利則描述了依靠感測器和麥克風實現使用者控制環境音的技術，這項技術甚至可以調節耳壓。未來 TWS耳機技術升級方向還可能有電容感測器的整合——蘋果專利顯示集成了電容感測器的耳機可以檢測使用者手指的觸控以執行操作。
▲TWS 耳機未來應用場景廣泛
▲蘋果觸控 AirPods 的專利
語音互動是螢幕和鍵盤的首選替代品， 支援 AI 語音助手成為手機的延伸無疑是 TWS 耳機最大的賣點。目前各大手機廠商推出的 TWS 耳機大多支援各自手機的語音助手。此外，傳統耳機廠商推出了部分支援蘋果 Siri、亞馬遜 Alexa 和谷歌 Google Assistant 等主流語音助手的 TWS 耳機。2018年亞馬遜面向所有裝置製造商釋出了 Alexa Mobile Accessory（AMA）開發套件，所有廠商都可以將 Alexa 語音助手整合到產品中，而高通將與亞馬遜合作推出一套 Alexa 智慧耳機解決方案，讓使用者無需安裝 App 也可以使用 Alexa。
據 Strategy Analytics 預測， 2019 年語音助手在智慧手機的滲透率會超過 50%，在 2023 年將達到90%。因此未來語音控制市場前景良好，而 TWS 耳機將成為語音互動的重要入口。目前 AirPods可以通過雙擊喚醒 Siri，而市場上其他產品也大多采用長按、輕觸等手勢操作喚醒模式實現與語音助手的互動。語音喚醒語音助手的技術無疑會是下一代耳機技術升級的目標。
TWS 耳機相關技術成熟度不斷提升，推動產品價格逐漸降低。 2018 年以前市場上多數 TWS 耳機產品價格超過一千元，如蘋果 AirPods、三星 Gear Icon X、 B&O Beoplay E8 等。 2018 年上半年價格低於 1000 元的產品增多，如 3 月推出的華為 Freebuds 價格 799 元、 4 月推出的魅族 POP價格 499 元、 6 月推出的漫步者 TWS3 價格 398 元。而進入 2018 年下半年，部分品牌推出低價產品試圖佔領市場。 9 月推出的 QCY T1 青春版售價 129 元，搶購價 99 元，但之後推出的 T1 升級版價格為 299 元。瘋米也在 9 月推出了價格分別為 99、 299 元的瘋米 W1、瘋米 AI 兩款產品。雖然整體市場並未進入成熟期，新技術的應用依然會提升 TWS 產品價格，但技術成熟度的提升將推動價格下降的整體趨勢，也有助於 TWS 耳機實現快速普及。
▲TWS 耳機發布時間線
二、智慧音箱有望成為新的增長動能
2014 年亞馬遜推出 Echo 智慧音箱大獲成功，此後智慧音箱市場迅速發展， 各大廠商相繼推出智慧音箱產品。 相比傳統音箱，各公司推出的智慧音箱最大的特點是消費者可以通過語音控制音箱，可以連線 WiFi 並利用網際網路為使用者提供多樣化功能。 通過 AI 語音助手，未來智慧音箱還可應用於汽車、手機、電視等領域，而 5G 時代的到來也可使各個智慧裝置無線互聯，為消費者提供更豐富的體驗。因此隨智慧家居的發展和核心技術升級，智慧音箱有望脫離智慧手機，依靠 AI 語音助手構建的生態圈逐漸成為智慧家居的入口。
▲智慧音箱成為互動入口
2015 年 7 月，亞馬遜 Echo 正式上市並立刻引發廣泛關注。在獲得一定市場後，亞馬遜在 2016年 3 月推出了價格低廉、體積較小的產品（如 Echo dot），不僅給予消費者更多選擇並佔據更多市場份額，同時低廉價格的產品可以吸引消費者購買更多的智慧音箱，並將它們放置在房屋內的各個角落。這些智慧音箱將形成一個系統，以便擴大對使用者聲音的拾取範圍，這也增長了使用者使用智慧音箱的頻率。理想狀態下，使用者在任何一個房間都可以通過語音控制智慧音箱，進而控制其他智慧家居。 據 Edison Research 調查顯示，過半的使用者擁有 2 臺以上智慧音箱。同時近兩年也有越來越多的科技廠商加入了智慧音箱的市場中。
▲各廠商智慧音箱產品上市時間線
亞馬遜 Echo 應用了 7 個麥克風、一個高音揚聲器和一個低音揚聲器，並在頂部設定了靜音鍵，支援多個應用，與多種裝置相容。而蘋果 HomePod 採用了 6 麥克風陣列、一個低音揚聲器，並在底部設計了 7 個高音揚聲器，音質大幅提升。蘋果使用者可以直接通過 Siri 控制 HomePod，適配所有蘋果裝置。
▲亞馬遜 Echo 內部構造
▲蘋果 HomePod 內部構造
隨著 5G 時代臨近，未來互動產品迅速增長。據 Strategy Analytics 預測，未來智慧家居市場將會大幅增長， 2018 年全球消費者在智慧家居相關產品上花費 960 億美元，約 1.89 億個家庭使用相關產品；而到 2023 年預計將產生 1550 億美元的銷售額，使用相關產品的家庭將達到 2.93 億。隨著智慧家居市場的持續增長，智慧系統的應用也必不可少，這些智慧裝置將會形成圍繞語音助手的生態圈。語音互動成為螢幕和鍵盤的首選替代品， AI 語音助手將在這個生態圈裡扮演最重要的角色，而智慧音箱作為公認的智慧家居互動入口， 未來發展潛力巨大。
▲全球智慧家居市場規模將快速增長
2017 年智慧音箱銷量 3200 萬臺，其中亞馬遜 Echo 售出 2200 萬臺， 但受語言限制，市場份額主要集中於英語國家。 2018 年 Q3 全球智慧音箱出貨量 1970 萬臺，同比增長 137%，全年銷量有望接近 1 億臺。中國市場自 2017 年 Q4 起保持快速增長， 2018 年 Q3 出貨量 580 萬臺，已成為全球第二大市場。據德勤調查， 2018 年年中智慧音箱在中國城市地區的滲透率達到 22%，而美國滲透率為 20%。隨著智慧家居生態圈更加完善、相關軟硬體技術更加成熟，未來智慧音箱市場有望保持快速增長， 預計 2022 年全球智慧音箱出貨量將超過 3 億臺， 市場規模達到 600 億元。
▲智慧音箱季度出貨量（萬臺）
▲智慧音箱市場規模（億元）
▲全球智慧音箱銷量預測（百萬臺）
在 2018 年 Q3 中國智慧音箱市場，阿里巴巴推出的天貓精靈佔據了 29%的市場份額，小米和百度分別佔據 25%和 24%的份額。而全球市場中， 亞馬遜 Echo 市佔率為 32%，而谷歌 Google Home緊隨其後佔據了 23%的份額；阿里、 百度和小米依靠中國市場分別佔據了 9.5%、8.4%和 8.4%的份額。
▲2018 年 Q3 中國智慧音箱格局
▲2018 年 Q3 全球智慧音箱格局
雖然國內市場增長迅速，但不夠成熟的技術使更多消費者對智慧音箱保持觀望。 GfK 調查發現，消費者對智慧音箱的語義識別、語音喚醒等多個智慧音箱特色功能並不完全滿意，而受成本影響，目前市場上多數智慧音箱的音質不夠好，產品同質化嚴重，也是阻礙市場擴大的原因之一。而德勤的調研發現， 智慧音箱的實用性和功能性一定程度上取決於人們實際的使用方式， 在大多數市場中，智慧音箱仍然最常用於播放音樂的常規本質功能， 而查詢天氣、資訊搜尋等輔助功能則為智慧音箱帶來附加價值。
▲2018 年部分市場中智慧音箱的前五大用途
智慧音箱的生產涉及到晶片、 MEMS 麥克風、音訊放大器、編解碼器、揚聲器和 OEM 廠商等多個環節，其中麥克風與揚聲器是音訊產品的核心零部件。
智慧音箱方案主要由聲智科技、先聲互聯、摩爾聲學等公司提供，包括語音識別、麥克風陣列、硬體方案設計等多方面設計。智慧音箱晶片主要由聯發科、 Amlogic、全志科技等晶片廠商生產，其中聯發科已佔據 Echo 過半的晶片份額，目前多數晶片相容多個平臺和網路協議。富士康、國光電器、漫步者、奮達科技等 ODM 公司為多個品牌代工。總體而言，智慧音箱產業鏈中，國產品牌佔據較大的份額，而國產智慧音箱多選用國產元器件品牌以控制成本。而在產品低價促銷的驅使下，高技術成熟度、低成本生產是供應鏈廠商共同努力的方向。
▲智慧音箱晶片廠商
三、揚聲器與麥克風有望迎來新一輪發展機遇
揚聲器與 MEMS 麥克風作為 TWS 耳機和智慧音箱的核心元件，有望受益於新型智慧音訊裝置的快速發展。而此類核心元件的技術升級也成為終端裝置進一步普及的驅動因素。
▲揚聲器與 MEMS 麥克風是 TWS 耳機和智慧音箱的核心元件
從智慧手機到 TWS 耳機，再到智慧音箱，音質表現一直是消費者關注的最重要因素之一，揚聲器技術升級主要體現在方案升級、材料升級、防水和用量提升等方面，帶來單機價值量和市場空間的持續增長。
▲揚聲器有望持續成長
在智慧手機中，揚聲器依舊具備升級空間，立體聲音質表現效果的進一步提升，新材料的應用將是方案商重點佈局的方向。 超薄、透明並導電的納米膜做成的揚聲器可以通過溫度引起的振動發出熱聲音來工作，成為可穿戴揚聲器的備選材料。密歇根州立大學新開發出的超薄鐵電駐極納米材料可同時用作麥克風和揚聲器使用，甚至可以將一面旗子變為揚聲器。
▲超薄軟性材料可將旗子變為揚聲器
超線性結構（SLS）技術可以生產音質更好的揚聲器，目前瑞聲科技的 SLS 技術平臺已經投入使用，已向智慧手機、智慧音箱等產品的客戶展示相關產品，市場滲透率不斷提高。超線性揚聲器通過採用兩個線圈共同驅動振膜，解決振膜受力不均衡影響音質的問題。效能優越的石墨烯振膜已被部分市售產品應用，而新一代振膜也在研發中。
由於微型揚聲器的構造不對稱和生產工藝等問題，在應用中振膜會產生偏振。偏振會導致振膜疲勞、破裂和音圈偏斜等問題，影響音質。因此針對揚聲器偏振問題，多個公司曾提出多項專利申請。歌爾聲學應用新型振膜材料推出了效能更好的電聲器件產品。 2016 年開始佈局、創新、針對偏振問題推出的超平衡揚聲器（SBS）融合了高效能振膜材料，降低了手機震動產生的噪聲，提供了更好的立體聲和防水等效能。目前 SBS 揚聲器已經在華為、 OPPO、小米等多款高階機型中應用。
裝置防水是目前使用者普遍期望的效能， iPhone 7 是蘋果第一款防水的手機產品，它採用了特製的防水濾網並貼合出音孔。華為 Mate 20 將底部揚聲器和 Type-C 設計到一起，而減少了機身開孔，增加防水效能。此外，將揚聲器與天線等其他器件整合也是廠商為節省空間、提高防水效能提出的解決方案之一。而在 TWS 耳機的普及過程中，防水也將是揚聲器重要的升級方向。
▲防水揚聲器示意圖
除了技術升級以外， 增加揚聲器的數量是獲得更好的立體聲效果的方法之一。蘋果在取消 iPhone 7的耳機介面後利用節省的空間在手機頂部聽筒位置增加了一個揚聲器，使 iPhone 成為雙揚聲器產品； iPad Pro 開始採用四揚聲器設計，而最新的蘋果專利顯示未來 iPad 可能使用八個揚聲器。亞馬遜 Echo 採用雙揚聲器設計，而蘋果 Homepod 使用了 1 個低音單元和 7 個高音單元構成陣列。因此未來產品使用的揚聲器數量可能繼續增加。據中國產業資訊網， 2021 年全球全球微型揚聲器銷量將達到 152 億件，年複合增速近 6%。
▲全球微型揚聲器銷量將保持穩定增長
電容式麥克風原理是振膜與固定背板間的距離隨聲壓波改變，進而改變電容，使聲訊號轉化為電訊號。傳統 ECM 麥克風採用駐極體材料，而 MEMS 麥克風由 MEMS 晶片和 ASIC 晶片組成，所有元件都在一個矽晶圓上製造。
與傳統駐極體電容式麥克風（ECM）相比， MEMS 麥克風整合性、擴充套件性更好，因此逐漸廣泛應用到智慧手機、耳機等裝置中。在不同溫度、溼度等環境因素的影響下， MEMS 麥克風都表現出更穩定的效能，對射頻的抗干擾性能也更好。
▲MEMS 麥克風振膜隨聲波幅度變化
▲MEMS 麥克風與 ECM 麥克風對比
小型化是麥克風技術發展的主要方向之一，此前歌爾聲學已經提出了將微型麥克風與壓力感測器、微型揚聲器與天線模組整合的解決方案，可以有效節省空間、降低成本。蘋果申請了將 MEMS 麥克風與振動感測器整合新專利，該技術可有效降低噪音。未來更多模組整合的技術可能會不斷推出，以應對裝置更小體積、更高效能、更多功能的發展趨勢。此外，低功耗高效能的產品也是不變的發展趨勢之一。
目前應用的 MEMS 麥克風在使用中矽振膜可能因壓力過大而斷裂，而石墨烯的特性使其適用於麥克風應用，並展現出更高的靈敏度。目前，英飛凌與多家公司和大學合作開發石墨烯薄膜的 MEMS麥克風，並已宣佈完成。未來石墨烯膜的 MEMS 麥克風可能進入市場。
壓電式 MEMS 麥克風則可能是另一發展方向，它利用具有壓電特性的晶體在電場下的變形推動活塞。相比電容式 MEMS 麥克風，壓電式 MEMS 麥克風可以提供更好的遠場效能，同時不易受環境汙染，長期效能更好。應用到智慧裝置上時，壓電式麥克風在被喚醒詞開啟前幾乎不會消耗電能，這將提高裝置的續航時間。 2018 年 5 月，壓電式 MEMS 麥克風的開發商 Vesper 宣佈完成 B 輪融資，投資者包括 Alexa、百度、 Bose 等知名公司，可見市場對這項技術的信心。
▲壓電式麥克風與電容式麥克風原理區別
相比單麥克風，麥克風陣列技術可以實現語音增強與聲源定位，是智慧產品必不可少的技術之一。麥克風陣列技術使得智慧音箱可以識別遠場語音，消費者不必通過按鍵召喚語音助手。而聲源定位可以讓智慧裝置實現定向語音訊號的增強，從而抑制噪聲、獲得更清晰的語音訊號，提供更好的智慧服務。
目前高階音箱應用的麥克風陣列有 6~8 個麥克風。麥克風陣列的應用無疑推動了市場對 MEMS 麥克風的需求，據樓氏電子，中國市場對 MEMS 麥克風的需求相比去年增長了一倍有餘，隨著語音助手在智慧音箱等領域的應用，麥克風市場有望進一步增長。 Yole 預測，預計 2022 年 MEMS 麥克風出貨量達 80 億顆，複合增長率為 11%，而 MEMS 麥克風滲透率也將持續提升。
▲2022 年 MEMS 麥克風出貨量將達 80 億顆
▲麥克風市場規模（億元）
智東西認為，TWS 耳機主要由晶片、揚聲器、麥克風和多個感測器構成，我們認為藍芽技術升級、晶片方案多元化、手機結構變化、系統支援等多方面技術的發展有助於推動 TWS 耳機生態圈日趨成熟，而感測器和 AI 技術推動 TWS 耳機應用場景更加多元化，伴隨技術成熟帶來價格的下降， TWS 耳機將迎來快速普及。而智慧音箱核心技術成熟度的不斷提升是未來銷量持續快速增長的核心驅動， 提升音質仍是智慧音箱發展的首要因素，提升語音識別、AI 等技術的發展並進一步整合智慧音箱內容平臺將有利於擴大客戶群體。隨著智慧家居生態圈更加完善、相關軟硬體技術更加成熟，未來智慧音箱市場有望保持快速增長
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