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智能音频 SoC 芯片市场发展概况

发布时间:2020-09-02 来源: 浏览: 关键词: 智能音频

智能音频 SoC 芯片市场发展概况

随着半导体技术、智能物联网的迅猛发展,市场迫切需要一种高算力低功耗、平台化可扩展的芯片来满足越来越多智能设备的需求,智能 SoC 主控芯片应运而生。SoC 芯片结构复杂,对研发设计、制造工艺以及软硬件协同开发技术的要求较高。

相比于传统的微处理器系统,SoC 芯片在性能和功耗上具有明显优势,已经占据终端设备芯片市场的主导地位。智能音频 SoC 芯片包含完整的硬件电路及其承载的嵌入式软件,需要在进行芯片设计的同时开发相应的应用方案,将复杂的硬件电路和软件系统有效结合以实现芯片产品的功能,符合芯片技术未来的发展方向,可广泛应用于智能可穿戴、智能家居等智能终端设备。多技术、多应用融合及多样化需求,使得智能终端产品更新换代的速度越来越快。
IDC 预测显示,到 2020 年全球物联网连接数量将接近 300 亿个,物联网市场规模在 2020 年以前将按照每年 16.9%的速度递增,在 2020 年将增至 1.7 万亿美元。

(1)TWS 耳机及智能音箱是智能音频 SoC 市场爆发的催化剂

2016 年 9 月,苹果发布第一代 AirPods,成为 TWS 智能耳机技术的引领者,拉开了耳机领域新一轮技术革新的序幕。TWS 耳机没有传统耳机线,左右两个耳塞通过蓝牙技术与手机相连,组成一个立体声系统。

TWS 耳机的核心是智能蓝牙音频 SoC 芯片,其承担了无线连接、音频处理和其他辅助功能。TWS 耳机对智能蓝牙音频 SoC 芯片的工艺制程、集成度和功耗提出了更高要求。同时在耳机尺寸受限的前提下,还需要大幅提升芯片算力以支持耳机的智能化发展。

苹果正是凭借其自研的 W1 和 H1 芯片,实现了更丰富的功能及更高的性能,使得AirPods 体验优于竞争对手。终端厂商为优化 TWS 耳机的用户体验,在耳机上开发智能语音助手和语音应用,实现语音唤醒、语音识别等功能。耳机智能功能的增加,要求耳机主控芯片性能持续提升。

智能音箱是智能家居领域率先爆发的细分市场,WiFi 传输速度快、通信距离远、成本适中,是适合智能家居应用场景的重要技术之一。智能音箱是智能家居体系中不可或缺的重要终端,吸引了众多科技公司。

在 2019 年第四季度,阿里巴巴、百度、小米、腾讯均推出了新品智能音箱,且均为触控屏智能音箱。随着智能音箱的智能化水平不断提升,对智能 WiFi 音频芯片的功耗、AI 性能、内存、传输速度、覆盖范围等要求进一步提高。此外用户对交互方式的要求由原来的单一语音逐步发展至语音+触控、语音+动作感应等多模态交互。智能

WiFi 音频芯片厂商通过多核混合架构等方式来实现低功耗、高性能计算,以适应智能音箱的发展趋势。智能音频 SoC 芯片的繁荣始于智能耳机及智能音箱,但不止于此。

在智能物联网爆发的背景下,智能语音交互的场景(如智能可穿戴、智能家居等)变得越来越多。过去几年智能耳机及智能音箱的推广和普及,使消费者开始使用语音交互。电视等其他家庭语音中控智能设备的出现,促进了消费者养成语音交互的习惯。更多的终端设备正在走向智能化,包括照明、门锁、空调、冰箱、车载支架等设备正在快速的语音化,越来越多的消费者要求终端设备具备智能语音交互能力。




伴随 AIoT 的落地实现,在万物智联的场景中,终端之间互联互通,形成数据交互、共享的崭新生态。在多数场景中,终端需要更高效算力,以具备本地自主决断及快速响应的能力,即具备边缘智能。出于对功耗、响应效率、隐私等方面的考虑,部分计算需要发生在设备端而不是云端。以智能耳机、智能音箱为例,其已具备边缘计算能力,实现语音唤醒、关键词识别等功能。




智能音频 SoC 芯片作为智能终端设备的核心器件,市场增长受益于物联网快速发展以及智能化的进一步提高。智能可穿戴和智能家居作为 AIoT 重要的落地场景,正吸引越来越多企业进入。在这其中,既有如谷歌、亚马逊、阿里、百度等互联网科技巨头,也有像苹果、华为、三星、小米等手机品牌。

(2)Type-C 音频 SoC 迎来发展机遇

①Type-C 有望成为电子设备统一的接口

相比于 USB Type A/B,Type-C 拥有显著的优势:

A.全功能:Type-C 同时支持数据、音频、视频和充电,奠定了多设备共用基础;

B.正反插:端口正面反面相同,支持正反插;

C.双向传输:数据、电力可实现双向传输;

D.向下兼容:通过转接器,Type-C 能兼容 USB Type A/B 等接口;

E.小尺寸:Type-C 接口尺寸约为 USB-A 接口 1/3;

F.高速率:Type-C 兼容 USB 3.1 协议,可支持高达 10Gb/s数据传输。

Type-C 接口芯片厂商、消费终端厂商以及智能手机操作系统厂商均在推进Type-C 的普及。Type-C 有望在电子设备上代替其他数据、音频、视频和电源接口,最终实现接口的统一。

②Type-C 接口为有线耳机的智能化提供了可能

2016 年 9 月,苹果发布 iPhone 7 时率先取消了 3.5mm 耳机接口,成为 Type-C接口加速普及的良好契机。与 3.5mm 耳机接口相比,Type-C 接口直接采用未解码的数字音频信号从数据接口输出,在手机外部完成解码和放大,可以减少音频信号失真,并具有较高隔离度。随着集成电路工艺的进步和 SoC 技术的发展,音频芯片的面积和功耗不断减小,在技术上也支持将音频芯片从手机主板移出到耳机中。

通过使用 Type-C/Lightning 接口,可将原本位于手机内部的编码解码器和放大器等音频处理芯片转移到 Type-C/Lightning 接口上,实现比 3.5mm 接口更好的性能。

传统有线耳机主要作为音频设备的附件存在,而数字有线耳机在耳机接口中置入音频处理芯片和运算芯片,从而使得有线耳机摆脱了传统意义的音频附件功能,也为增加更多传感器和功能提供了可能。比如耳机可以写入身份标识,与手机通讯进行身份识别;可以判断自己喜欢的音乐风格,自动进行硬件调音;可以与流媒体音乐结合,自动辨别盗版等。随着更多传感器、智能语音交互和智能推荐算法等人工智能解决方案出现在智能耳机中,Type-C 音频 SoC 芯片将助推耳机实现智能化。

(1)智能耳机市场发展概况

①TWS 耳机增长迅速2016 年苹果推出第一代 AirPods,引爆了 TWS 耳机热潮,国内外厂商纷纷跟进推出自己的 TWS 耳机产品,耳机向无线化加速转变。随着主动降噪、智能语音等功能的加入,耳机正向智能化、多功能化演进。

根据 Counterpoint Research 统计数据,2016 年全球 TWS 耳机出货量仅为 918万副,2018 年则达到 4,600 万副,年均复合增长率为 124%。预计 2020 年 TWS耳机出货量将跃升至 2.3 亿副,全球 TWS 耳机市场规模将达到 270 亿美金。




②3.5mm 接口取消和蓝牙 5.0 标准的普及助推智能耳机成长

随着智能手机厂商追求轻薄、防水等特性,手机的接口和物理按键开始逐步减少,取消 3.5mm 接口已经成为智能手机发展趋势。在这样的背景之下,TWS耳机迎来了快速发展的时机。

相比蓝牙 4.2 版本,蓝牙 5.0 版本的传输速度、传输距离提高,同时功耗降低,稳定性增强。新标准的蓝牙技术提高了无线信号的传输质量,从而改善了耳机用户的使用体验。从 2017 年开始,主流手机厂商推出的智能手机均开始支持蓝牙 5.0 标准。

此外,蓝牙技术联盟发布的新一代蓝牙音频技术标准 LE Audio,将使用全新的高音质低功耗音频解码器 LC3,支持多重串流音频技术、支持广播音频技术。LC3 将有助于 TWS 耳机实现更高音质和更低功耗,缩小与有线耳机在音质方面的差距;多重串流音频技术有利于多台音源设备之间的顺畅切换;广播音频技术可实现基于人或者位置的音频分享功能,将有利于进一步拓展 TWS 应用场景。

③TWS 耳机向智能化方向发展

随着 TWS 耳机在连接稳定性等痛点基本得到解决的情况下,行业已经开始向多功能、智能化等方向发展。2019 年苹果最新发布的 AirPods Pro 的主要亮点之一是具备了主动降噪功能。

从 2020 年 CES 上展示的 TWS 耳机新品看,各厂商在耳机腔体设计、算法方案上持续优化,主动降噪功能兼顾环境音模式已经成为高端 TWS 耳机的标配。

语音 AI 技术的逐步成熟进一步提高了 TWS 耳机的智能化程度,如通过不断改进智能语音助手,以增强和拓展耳机在智能手机中获取信息的能力,包括内容搜索、音频播报、语言翻译等。

另外,部分高端 TWS 耳机还通过骨声纹 ID技术,实现了移动支付等功能。从谷歌、华为、三星等厂商最新公布的信息看,通过耳机中内置更多传感器,收集用户体征数据,提供健康检测和运动数据播报等功能将出现在 TWS 耳机上。

④业界巨头争夺智能耳机这一入口级产品

智能耳机作为语音交互的重要载体,开始集成各种智能应用,逐渐成为智能物联网的重要入口。从产品销售量看,目前市场上智能耳机的主要厂商为苹果、三星、华为、小米、OPPO、vivo 等手机品牌,以及 SONY、JBL、BOSE、BEATS等专业音频厂商。

由于目前 TWS 耳机与智能手机相关性强,有些功能需要(如音频解码、双耳连接方式等)与特定的智能手机硬件相匹配,同时 TWS 耳机也能够延伸智能手机的功能(如语音助手),因此手机厂商积极布局智能耳机。

此外,TWS 耳机作为最重要的智能终端之一,2018 年以来,谷歌、亚马逊、微软等科技巨头为布局智能物联网生态也都进入该市场,争夺语音入口。

⑤白牌市场阶段性增长,市场份额最终向品牌厂商集中

随着 TWS 耳机产业链的成熟,大量白牌厂商也迅速跟进,以吸引价格敏感的消费者。TWS 耳机未来的发展路径将可能类似于智能手机:苹果 AirPods 吸引高端用户使用,开创新市场后,价格低廉的白牌 TWS 耳机进一步打开市场需求,促使更多消费者使用,培养消费习惯。之后品牌厂商凭借产品质量、技术及品牌优势,使 TWS 耳机市场份额向品牌厂商集中。

根据高通的市场调研,65%的被调研对象认为:清晰的音质至关重要,它已连续四年成为消费者在选择音频设备时最期待的特性;品牌信任和功能规格是驱动全球消费类音频设备支出的首要因素。品牌 TWS 耳机拥有更好的降噪效果、更高品质的音质、支持智能语音等高阶功能,长期来看更符合消费者日益挑剔的需求。

⑥消费习惯逐步形成,TWS 耳机未来市场增长可期

随着智能手机中 3.5mm 耳机接口的逐渐取消,TWS 耳机续航、传输、音质、价格等痛点的改善,以及用户使用习惯的逐步养成,未来 TWS 耳机市场成长空间巨大。

根据高通《2019 全球消费者音频产品使用现状调研报告》,消费者认为无线耳机使用场景众多,可连接包括智能手机、笔记本电脑、平板电脑、电视、游戏机及家庭娱乐系统等多种设备。全球 59%的消费者希望和智能手机一起购买一款无线耳机。由此可见消费者对于 TWS 耳机的消费习惯已经逐步养成。同时 66%的消费者认为无线耳机的音质已经达到甚至超越了有线耳机,体现出在技术进步的推动下,消费者对无线耳机产品的认知度发生了转变。

根据高通调研数据,被调研者中 27%的消费者已经拥有一副 TWS 耳机,近四分之一的消费者计划在未来 12 个月内购买 TWS 耳机,同时消费者对于 TWS耳机保持了较高的更新频率。无论从存量还是增量市场看,TWS 耳机未来市场增长空间巨大。

⑦Type-C 耳机存量市场巨大

由于 Type-C 接口的技术优点,其有望统一电子设备的接口,同时 Type-C 也为有线耳机的智能化提供了可能。目前包括华为、三星、OPPO 和谷歌等主流厂商均将 Type-C 耳机作为高端智能机的“in box”配件。根据 IDC 数据,2019 年全球智能手机出货量已达13.71亿台,未来5G落地将带动智能手机出货量增长。对 Type-C 耳机来说,巨大的存量市场将产生相对稳定的需求。

此外,Type-C 耳机的智能化也将进一步刺激需求量增长。除智能耳机外,公司产品未来还可应用于其他智能可穿戴设备。根据 IDC数据,2019 全球可穿戴设备出货量达到 3.365 亿台,相比 2018 年的 1.78 亿台增长了 89%,全球可穿戴设备未来五年复合年增长率预计为 9.4%,2024 年出货量将达到 5.268 亿台。全球可穿戴设备呈现欣欣向荣的发展态势,消费者对智能手表、耳戴式、腕带等可穿戴设备需求强劲。

(2)智能音箱市场发展概况

智能音箱是具备语音交互系统、可接入多种设备和丰富内容的智能终端产品。智能音箱在传统音箱基础上增加了智能化功能,包括 WiFi 连接、语音交互、海量内容等。根据 Canalys 数据,2019 年全球智能音箱出货量 1.25 亿台,较 2018年增长 60%。Canalys 预测全球智能音箱市场在 2023 年将达到 230 亿美元。根据IDC 数据,2019 年中国智能音箱市场出货量达到 4,589 万台,同比增长 109.7%,持续了高增长态势。

①智能音箱有望成为智能家居入口

随着智能物联网的发展,智能家居具有极大的市场前景。日益增多的智能家居产品需要有统一的入口对其进行管理,因此巨头纷纷布局,而语音交互作为人类最自然的交流方式,有望成为打通智能家居的突破口。

2014 年,亚马逊发布Echo 智能音箱,开创“用语音操控家居产品的新趋势”。智能音箱作为 AI 语音交互能力的载体之一,有望成为新的智能家居入口。

②国内外行业巨头纷纷布局智能音箱市场

从整个智能音箱行业来看,国外市场较为成熟,亚马逊、谷歌、微软、苹果等国外科技巨头都参与其中,国内市场也已经吸引了一批科技巨头布局,如百度、阿里、小米等。

③国内智能音箱渗透率较低,未来有较大增长空间

根据Canalys报告,2019年第一季度中国市场智能音箱出货量全球占比51%,首次超过美国,成为全球最大智能音箱市场。根据 eMarketer 《2019 年智能音箱市场趋势观察》的预测,2019 年中国智能音箱用户超过 8,550 万,超过美国 7,420万的用户数量,国内智能音箱渗透率远低于美国,未来仍具有庞大的市场空间。

④场景落地及技术进步推动智能音箱需求量提升

从目前看,国内厂商的智能音箱还是一个独立的产品,功能主要是音乐播放、信息查询和语音交互等。智能音箱要成为普通用户家庭应用场景中的控制中枢,它需要具备连接各种设备、与各种设备发生交互的能力,具备对家电设备厂商、开发者的生态吸引力。

随着国内厂商生态搭建的完善、新技术的更新运用,智能音箱的需求量将有效提升。除智能音箱外,公司产品未来还可应用于其他智能家居设备。智能家居是广泛的系统性产品概念,以住宅为载体,运用物联网、网络通信和人工智能等技术,接收信号并判断,提供更加安全、智能的家居场景。根据 Statista 预测,2023 年智能家居市场规模将增长到 1,570 亿美元。
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