中国声学器件行业研究宝典(一)

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中国声学器件行业市场综述

中国声学器件行业市场综述——定义与特点

声学器件主要通过麦克风、音频IC与扬声器三个主要部分完成电子设备从声音的采集到播放的过程,从而实现声音的再生产。

声学器件定义:

电子产品中完整的声学系统包含三部分:

(1)麦克风:将声音信号转换为电信号的能量转换器件,是整个电声系统的入口,主要负责实现声音的采集;

(2)音频IC:包含编/解码器、接口IC、功放IC等部件,主要负责通过ADC、DAC、音频编码器/解码器等进行声音的处理;

(3)扬声器:将电信号转换成声音信号的电声换能器,主要负责声音的播放。声学器件中,扬声器的市场规模占比较高,其次为音频IC,最后为麦克风。仅将麦克风、扬声器、音频IC纳入测算,一部3,000元以下的智能手机设备中包含的声学器件的单机价值约$4,高端智能手机声学器件单机价值接近$10。

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中国声学器件行业市场综述——麦克风市场现状

MEMS麦克风具备元件尺寸小、灵活度高等技术优势,并与数字信号处理电路有着较好的适应性,因此取代EMC麦克风成为市场主流。

麦克风分类:

麦克风是采集声音的关键器件,ECM(驻极体麦克风)为早期中国市场的主流。20世纪末,楼氏电子发明了MEMS麦克风,MEMS麦克风以技术优势取代了ECM的部分应用场景。2005年至2020年,MEMS麦克风市场总体出货量保持11.3%的增长水平,市场前景广阔。MEMS麦克风与EMC麦克风的工作原理类似,均采用电容式结构,声音的大小以压强的形式作用在音膜,音膜的震动使得音腔里面的电容产生变化,最后转化成电压的变化,但两者在物理结构方面存在较大差异。MEMS麦克风采用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。

MEMS元件封装成品厚度仅为EMC元件的25%,且具备耐高温、耐震、耐回 流焊、良率高等优点。近年来,在消费电子产品内部空间的优化要求下, MEMS麦克风逐渐替代EMC麦克风成为市场主流。

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中国声学器件行业市场综述——音频IC市场现状

音频IC中包含的芯片与配件技术含量较高,因此市场中的参与者较少,目前音频IC市场主要由专业音频IC企业与SoC芯片企业所构成。

音频IC市场现状:

声学器件中,音频IC的技术门槛最高。具体而言,音频IC中包含的DAC、ADC等配件,涵盖模拟芯片、数字芯片及数模混合芯片,技术含量较高,因此市场参与者不多。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。2000年以后伴随多媒体与高解析音频时代的到来,数模混合IC、更为复杂的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。市场方面而言,音频IC市场主要由专业音频IC企业与SoC芯片企业构成,行业参与者可分为两类:

(1)以CirrusLogic、瑞昱与美信等为代表的分立芯片供应商专注于音频领域,此类企业大多在高价值算法上持续深耕;

(2)以高通、海思与苹果等为代表的芯片设计商具备SoC相关技术能力,致力于将音频IC集成在应用处理器上。由于声学器件终端产品的设备内部空间有限,目前将音频IC集成于应用处理器的技术为市场主流。

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中国声学器件行业市场综述——扬声器市场现状

目前市场主流的扬声器为电动式扬声器,伴随TWS耳机与智能音箱的迅速发展,扬声器逐渐向微型化、高音质化方向演进。

扬声器市场现状:

扬声器是将音频电流转换为声音的电声器件。按结构与换能方式划分,主要包含电动式扬声器、电容式扬声器及电磁式扬声器等。其中电动式扬声器在声学器件中应用最广泛,其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进行上下移动,并发出可被听见的声波。

扬声器是电子消费品的基础配置,单机使用量呈现逐年上升趋势,手机、笔记本电脑、耳机等消费电子产品基本都配置有扬声器或受话器,其中扬声器在TWS耳机、智能音箱等新兴应用搭载量不断提高。扬声器属于全机械产品,技术原理较为简单,目前中国已形成从部件到成品的全部生产体系和完善的扬声器产业链。

从扬声器的价格方面而言,2011年出口扬声器的单价约为$2,截至2019年,扬声器的单价上升至$4。伴随近年来中国微型扬声器、大功率扬声器在国际市场上获得认可,扬声器产品升级空间广阔,中国声学器件企业将逐渐从行业价值链的中低端向中高端靠近,在产品附加值、品牌、设计理念、渠道等实现多方面突破,从而推动产品单机价值量与市场空间的持续增长。具体而言,声音效果表现、方案升级、新材料升级、防水和用量提升等将是扬声器厂商未来重点布局的方向。

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中国声学器件行业市场综述——声学器件升级路径

现阶段,声学器件的物料成本较低,因此配件的技术升级成为各厂商的核心竞争要素,未来声学器件有望在防水、降噪、立体声等方面进行持续的更新迭代。

声学器件升级路径:

声学器件物料成本较低,配件升级是终端电子设备的重要卖点与亮点。近年来,智能手机声学器件在声音质量、轻薄化、防水等方面均取得突破。声学器件的防水功能带来产品的大升级,防水透气膜的加入使得声学器件的组装难度提升,从而提升单个声学器件的价值。立体声方面,部分设备逐渐采用双扬声器实现立体声音效,以提高信息的清晰度,并有效提高临场感。在此基础上,预计未来的产品将持续在在防水、立体声、麦克风等环节进行不断更新迭代,声学器件未来仍有较大提升空间。

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中国声学器件行业市场综述——市场规模

中国TWS手机、智能音箱的下游产品需求为声学器件的发展带来巨大驱动力,预计2024年行业市场规模达437.9亿元。

2015-2019年,中国声学器件市场规模(按销售额计)从145.0亿元增长至284.8亿元,年复合增长率为18.7%。中国声学器件市场规模保持增长的原因有:

(1)消费电子市场迎来TWS耳机热潮,声学器件为TWS耳机核心配件,TWS耳机的爆发将进一步带动产业链上游声学器件市场发展;

(2)近年来,智能音箱在消费者中的渗透率快速提升。智能音箱搭载了声学器件设备,受利于智能音箱增量市场,声学器件市场规模也将出现明显增长。

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预计2020年至2024年中国声学 器件行业市场规模年复合增长 率将达到16.5%,主要原因有下:

1.声学器件为TWS耳机与智能音箱的核心配件,近年来TWS耳机与智能音箱消费需求的爆发推动声学器件产业链发展;

2.在国家消费电子相关政策大力支持下,声学器件行业迎来发展良机;

3.受新型冠状病毒影响,2019年整体智能手机设备出货量有所放缓,导致声学器件出货量有所放缓;

受以上因素的影响,中国声学器件行业市场规模有望于2024年达到437.9亿元。

中国声学器件行业产业链

中国声学器件行业市场综述——产业链分析

现阶段,中国已具备部分声学器件相关重点技术的自研能力,伴随声学器件方案日益成熟,其成本有望大幅降低。

声学器件产业链分析:

声学器件产业链上游主要包含麦克风、音频IC与扬声器三类领域的参与者,其中麦克风领域上游参与者主要为半导体厂商与声学精密器件厂商,音频IC领域参与者主要SoC芯片设计厂商,扬声器领域主要包含声学精密器件厂商与微型扬声器厂商。声学器件中游主要为声学器件终端产品的代工厂。下游包含声学器件各类终端应用产品。

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中国声学器件行业市场综述——上游分析

声学器件包含麦克风、扬声器与音频IC,因此产业链上游参与者众多,麦克风与音频IC领域的企业集中度较高,扬声器领域的企业格局较为分散。

声学器件上游参与者主要包括麦克风厂商、音频IC厂商与扬声器厂商。

麦克风主要有ECM与MEMS两种类型,其中MEMS麦克风为目前的市场主流。MEMS麦克风市场参与者主要分为半导体厂商与声学精密器件厂商。MEMS麦克风元件中包含集成芯片,此类芯片市场主要为国际公司所垄断,如英飞凌等。目前中国麦克风厂商大多从海外进口芯片,然后完成麦克风的组装、测试等环节。

中国扬声器市场的企业格局较为分散,歌尔声学为全球市场的龙头。

音频IC(编/解码器、接口IC、功放IC等)技术含量较高,因此市场参与者不多。音频IC厂商主要包含如CirrusLogic、瑞昱与美信等专注音频领域的分立芯片供应商,与如高通、德州仪器等致力于将音频IC集成在应用处理器上的SoC芯片企业。SoC芯片企业为市场主导,此外,目前中国企业在音频IC方面的占比较小,市场表现不突出。

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中国声学器件行业市场综述——中游分析

声学器件产业链中游为代工厂商,由于声学器件终端产品内部结构较复杂,组装难度较大,因此声学器件中游为产业链最受益的环节。

OEM/ODM代工厂:

声学器件产业链中游为代工厂商。声学器件终端主要为耳机、手机等电子消费品,因此产品内部结构较为复杂,整机制造门槛高。此外,声学器件属于薄利多销、劳动密集型产业,人工成本占比可达50%,因此代工厂为声学器件最受益的环节之一。代工主要包含ODM(原始设计提供商)和OEM(原始设备生产商)两种模式,ODM厂商掌握从设计到生产的全环节,仅在最后环节进行品牌贴牌(比如小米、OPPO、vivo等),而OEM厂商则完全根据品牌厂商的设计要求进行生产(如苹果的AirPods)。声学器件下游涉及的终端产品众多,由于TWS耳机与智能音箱为声学器件下游最大的增量市场,该部分将重点关注TWS耳机与智能音箱的代工厂商情况。

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中国声学器件行业市场综述——下游分析

现阶段,消费电子为声学器件下游最主要的应用领域,其中TWS耳机与智能音箱是声学器件的最新增量市场。

声学器件下游应用领域:

伴随技术发展与产业链的完善,以麦克风、扬声器与音频IC为代表的声学器件市场开始进入快速成长期,从下游应用来看,目前消费电子是声学器件最主要的应用领域。

下游手机应用占比约80-90%,耳机的占比大约为10%-20%,平板电脑、电视机等设备的应用占比约为10%。在下游应用中,TWS耳机与智能音箱是声学器件的最新增量市场。

TWS耳机除具备传统耳机的麦克风与受话器以外,还具备较为复杂的蓝牙音频处理芯片。以苹果推出的AirPods为例,该产品各边耳机搭载3个麦克风,同时还配有CirrusLogic音频编解码器等音频IC。此外,TWS耳机为重要的语音控制入口,因此搭载的麦克风数量高于普通耳机,且该产品的降噪等功能也需通过麦克风实现。伴随TWS耳机出货量的爆发,声学器件行业有望迎来新增长点。

除TWS耳机外,智能音箱也将带动声学器件行业进一步成长。智能音箱为声控指令中枢,因此麦克风是该产品的必备功能配件,智能音箱配备麦克风阵列,因此在该设备应用的麦克风数量也大为增加。如苹果的HomePod与华为SoundX音箱均搭载6个MEMS麦克风。

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中国声学器件行业政策分析

中国声学器件行业分析——政策分析

加强消费电子产品声学体验、推动产品智能化升级、规范电子消费品市场监管制度是中国政府鼓励声学器件发展的主要举措。

伴随中国消费电子设备的发展,声学器件成为电子消费品更新迭代的核心元素,为鼓励行业的可持续高速发展与技术进步,中国国务院、工信部等部门出台多项政策,建立综合监管制度,深化终端设备声学技术改革,确保产业链的建立完善,以进一步推动声学器件行业发展。

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中国声学器件行业驱动因素分析

中国声学器件行业驱动因素——TWS耳机爆发式增长催生声学器件需求

自苹果公司推出AirPods后,TWS耳机有望逐渐代替传统耳机成为市场主流,声学器件作为TWS耳机的核心配件,将迎来产业的新机遇,开启巨大市场空间。

TWS耳机爆发式增长催生声学器件需求:

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2016年,苹果公司推出AirPods,自发布后仅用时一个月就以26%的市占率成为美国销量最高的耳机。AirPods也为TWS耳机行业内各厂商带来了巨大的产品发展机遇。三星、华为、小米、OPPO、vivo等安卓手机厂商成为市场跟随者,SONY、BOSE、森海塞尔、漫步者等传统音频设备厂商,与爱奇艺、网易等互联网企业也开始推出TWS耳机产品。TWS耳机是市场规模增长速度最快的可穿戴设备之一,预计未来三年TWS耳机销量将实现翻倍增长,逐渐替代传统耳机成为耳机市场的主流。

以苹果公司的AirPods为例,该产品的耳机端包含W1主芯片、蓝牙、存储、控制等芯片,同时配备了光学传感器、加速度计等传感器,声学器件则包括音频解码器、MEMS麦克风等,其中音频IC与麦克风为TWS耳机的核心组成部分,因此TWS耳机为声学器件增量最大的新兴应用领域之一。

TWS耳机的快速发展将催生声学器件配件需求,开启巨大的市场空间。伴随TWS耳机产业链的成熟,声学器件有望实现持续发展。

中国声学器件行业驱动因素——智能音箱起量为声学器件带来新机遇

近年来,智能音箱在消费电子市场的渗透率不断提升,从而带动其核心声学配件供货量需求的提升。

智能音箱起量为声学器件带来新机遇:

智能音箱在传统的音箱基础上添加了部分智能化的功能,如通过WIFI连接进行语音交互,以及场景化智能家居控制等功能。2018年与2019年,中国智能音箱总计销售额约8,000万元,消费者渗透率逐渐提升。

智能音箱的核心部件包括扬声器、MEMS麦克风及主控芯片等,受益于智能音箱的市场需求爆发,声学器件市场规模也将出现明显增长,其中MEMS麦克风受惠最大。由于一台智能音箱中搭载的智能语音助理产品需要双麦克风甚至6~7个麦克风阵列,MEMS麦克风市场需求将进一步增长。现阶段,以博世、歌尔声学、瑞声科技等为代表的MEMS麦克风芯片供应商出货量大幅提升。

智能音箱核心构成:

扬声器:智能音箱对于扬声器的选择主要在于音箱的尺寸及后续的信号处理能力。

主控芯片:主控芯片本质与手机等移动设备的主板除功耗较小外并无差别。

MEMS麦克风阵列:通过组成一定数目的麦克风,对声场的空间特性进行采样并处理。

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