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2018年全球MEMS麦克风出货将逾50亿颗大关 智能音响推动

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来源: DIGITIMES   发布者:DIGITIMES
热度30票   时间:2017年11月12日 13:36
2015年全球微机电系统(Micro Electro Mechanical System;MEMS)麦克风出货量首次超越驻极体电容麦克风(Electret Condenser Microphone;ECM),预料2018年将突破50亿颗。DIGITIMES Research观察,具语音对话功能的智能音响渐受市场重视,因麦克风为声控指令中枢的关键零件,使智能音响可望成MEMS麦克风重要新兴应用,且为提升收音品质,含MEMS麦克风、微型扬声器在内的音频零组件亦将扮演重要角色。
以智能型手机为主的手机市场系MEMS麦克风最大应用,其后为笔记型电脑(Notebook;NB)、平板电脑等应用,而耳机组、医疗、车用电子、数位摄录影机、物联网亦为MEMS麦克风应用领域。

含MEMS麦克风、音频IC、微型扬声器在内的音频零组件于智能型手机、NB等电子产品扮演关键功能,其中,MEMS麦克风一般由MEMS裸晶(Die)与特殊应用IC封装而成,音频IC则涵盖音频放大器(Amplifier)、音频编解码器(Codec)等晶片。

在供应链方面,楼氏电子(Knowles Electronics)、歌尔声学(GoerTek)、瑞声科技(AAC Technologies)为2016年全球MEMS麦克风前三大厂,此三家业者主要由Sony或英飞凌(Infineon)代工生产,而意法半导体(STMicroelectronics)、博世(Bosch)、TDK、Omron等整合元件制造商(Integrated Device Manufacturer;IDM)亦为MEMS麦克风供应业者,相关音频产业供应链业者家数众多。

至2017年第3季为止,包括亚马逊(Amazon)、Google、苹果(Apple)、Sony、Bose、Harman等业者均积极抢进智能音响及其相关语音助理领域,因具备语音对话功能的智能音响于北美销售甚佳,渐受市场重视。

DIGITIMES Research观察,为强化智能音响收音品质,不仅需提升MEMS麦克风性能,更要搭配声源定位、抑制噪音、消除回音等声音处理系统,以及手机∕系统业者所累积的音频技术,使得与音频相关软、硬体将于智能音响市场居重要地位。

2018年全球MEMS麦克风出货可望突破50亿颗 手机为最大应用

MEMS麦克风较ECM具备尺寸小、耗电低、耐高温、高抗震等优势,观察全球麦克风技术别出货量变化,2015年MEMS麦克风以38亿颗左右,首次超越ECM的34亿颗。

2016年全球MEMS麦克风持续成长至44亿颗左右,反观ECM则持平在33.5亿颗左右,2018年MEMS麦克风出货可望突破50亿颗,与ECM差距将逐年拉大。

2013~2018年全球麦克风技术别出货量变化及预测
资料来源:DIGITIMES Research整理,2017/10
在用途方面,以智能型手机为主的手机市场系MEMS麦克风最大应用,其后为NB、平板电脑,而个人数位助理(Personal Digital Assistant、PDA)、数位摄录影机等消费性电子产品亦广泛搭载MEMS麦克风。

为因应驾驶车辆时无法操作电子产品,车用资讯娱乐系统(Infotainment Systems)多采用MEMS麦克风,而物联网设备更需MEMS麦克风达成声控功能,其他如耳机组、医疗等领域亦皆为MEMS麦克风应用市场。

MEMS麦克风主要应用
资料来源:DIGITIMES Research整理,2017/10

MEMS麦克风为音频产业关键零件 前三大厂皆采委外代工模式

2016年全球MEMS与ECM合计的麦克风市场约18亿美元,含音频放大器、音频编解码器、数位讯号处理器(Digital Signal Processor;DSP)等晶片在内的音频IC市场约45亿美元,而直径小于2吋的微型扬声器市场约87亿美元,总计相关音频市场规模约150亿美元。

观察音频产业供应链,在MEMS麦克风方面,2016年前三大厂楼氏电子、歌尔声学、瑞声科技于全球MEMS麦克风市场出货量占有率合计约7成,楼氏电子主要由Sony代工生产,歌尔声学与瑞声科技则主要委托英飞凌代工,楼氏电子虽起步较早,然逐渐面临另两家大陆业者急起直追等挑战。

除上述3家业者外,属IDM的意法半导体、博世、TDK、Omron均同时生产MEMS裸晶与麦克风,其中,博世与TDK分别于2009年及2017年收购美国MEMS麦克风厂Akustica、美国MEMS惯性感测器∕麦克风供应商InvenSense。

韩厂BSE因供应MEMS麦克风给三星电子(Samsung Electronics),2016年于全球MEMS麦克风出货量排名第四名,其他如凌云逻辑(Cirrus Logic)、Vesper亦为MEMS麦克风供应业者。

在音频放大器方面,意法半导体与凌云逻辑为少数同时跨足MEMS裸晶∕麦克风及音频放大器的业者,不同于意法半导体拥有晶圆厂,凌云逻辑为IC设计公司,其他如亚德诺(Analog Devices)、恩智浦半导体(NXP Semiconductors)、美信(Maxim Integrated)、德州仪器(Texas Instruments)等厂商可供应音频放大器。

音频产业中MEMS裸晶∕麦克风、音频放大器主要供应商
资料来源:各业者,DIGITIMES Research整理,2017/10

在音频编解码器方面,凌云逻辑为横跨MEMS裸晶∕麦克风、音频放大器、音频编解码器的IC设计业者,NXP与美信则皆同时跨足音频放大器与音频编解码器领域,其他如高通(Qualcomm)、罗姆(Rohm)、山叶(Yamaha)、瑞昱等业者亦为音频编解码器供应商,另高通预计2018年完成收购NXP。

值得注意的是,苹果采购大量MEMS麦克风用于其智能型手机、平板电脑、NB等产品,本身亦跨足音频放大器、音频编解码器等音频相关领域。

为提高音频IC附加价值,凌云逻辑、美信及瑞昱等业者多主攻离散元件、高价值演算法领域,相较之下,高通、苹果等业者则努力将其音频IC整合于应用处理器(Application Processor;AP)。

在微型扬声器方面,同时跨足MEMS麦克风与微型扬声器的业者有楼氏电子、歌尔声学、瑞声科技等业者,电声元件厂商美律实业自2011年起切入苹果微型扬声器供应链,其他如日厂Hosiden、日厂Foster电机(Foster Electric)、Transound等业者亦是微型扬声器供应商。

音频产业中音频编解码器、微型扬声器主要供应商及下游手机∕系统业者
资料来源:各业者,DIGITIMES Research整理,2017/10

智能音响可望成为MEMS麦克风新兴应用

美商亚马逊于2014年推出采Alexa智能语音助理的Echo,至2017年第3季为止,包括Google、苹果、Sony、Bose、Harman等业者均积极抢进智能音响及其相关语音助理领域,显见具语音对话功能的智能音响渐受市场重视。

以苹果于2017年7月所发表智能型音响装置HomePod为例,为强化Siri语音助理的辨识精确度,其内建6个麦克风阵列,以提升收音品质,往后随智能音响性能提升与市场扩大,将渐成MEMS麦克风新兴应用。

除需提升运算能力外,智能音响亦要求更好的收音品质,含MEMS麦克风、音频IC、微型扬声器在内的音频零组件,将于强化智能音响收音品质上扮演重要角色。

透过改进讯噪比(Signal to Noise Ratio)、频率反应(Frequency Response)、声学过载点(Acoustic Overload Point;AOP)等音讯表现,MEMS麦克风性能将逐步提升,然对强化智能音响收音品质的效果相对有限。

为进一步提升智能音响效能,在改进MEMS麦克风性能的同时,需搭配声源定位、抑制噪音、消除回音等声音处理系统,并结合手机∕系统业者所累积的音频技术,将促使MEMS麦克风与扬声器等音频零组件加速朝模组化迈进,以因应更高音讯品质需求。

音频零件与技术将于强化智能音响收音品质扮演重要角色
资料来源:美律实业,DIGITIMES Research整理,2017/10

结语

2017年全球MEMS麦克风出货量将达48亿颗,2018年可望突破50亿颗大关,进一步拉大其领先ECM的差距,前三大厂楼氏电子、歌尔声学、瑞声科技主要委托Sony、英飞凌等业者代工生产,而意法半导体、博世、TDK、Omron等IDM亦为重要业者。

MEMS麦克风应用于智能型手机、NB、游戏等领域,已具备良好阵列稳定性、低功耗等特性,且持续提升讯噪比,然智能音响需更好的收音品质,MEMS麦克风作为声控指令中枢的关键零件,有必要搭配声音处理系统及结合音频技术,以因应智能语音所需更高阶性能。

MEMS麦克风渐从基本功能朝智能语音等更高阶性能发展
资料来源:美律实业,DIGITIMES Research整理,2017/10

另外,苹果虽未生产MEMS麦克风,但有跨足音频放大器、音频编解码器等音频领域,且致力于与其AP整合,此与Google、Sony、Bose等智能音响业者不同,是否有助苹果提升智能音响性能尚待观察。



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