TWS真無線耳機(jī)行業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期
日期：
2019-11-26
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一、TWS耳機(jī)市場現(xiàn)狀
??1.1 Airpods獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，品牌安卓耳機(jī)體驗(yàn)在今年取得了很大的改善
Airpods 從 16 年發(fā)布到現(xiàn)在已經(jīng)演進(jìn)到了第二代，通話穩(wěn)定性以及待機(jī)時(shí)間都給使用者帶來 了深刻的印象，成了 TWS 耳機(jī)的標(biāo)桿。但在安卓品牌陣營，縱觀這幾年 TWS 耳機(jī)的狀況卻不盡如人意，很多基本問題還沒有很好解 決。比如，連接穩(wěn)定性問題，待機(jī)時(shí)間過短，話音延遲較大，音質(zhì)差甚至配對問題，這些問題 影響了安卓系耳機(jī)的發(fā)展。這些情況到今年出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)，在各家芯片方案廠家的努力下，雙耳直 連的方案明顯改善了耳機(jī)的連接體驗(yàn)，降低了連接不佳導(dǎo)致的功耗開銷，續(xù)航得到了明顯改善。三年多來安卓品牌市場的困境獲得了明顯的改觀，產(chǎn)品體驗(yàn)到了突破的關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)。
1.2 主控芯片設(shè)計(jì)和整機(jī)制造門檻極高：4克重量、2小時(shí)通話續(xù)航是硬門檻，難度超乎想象要在 4g 的重量，限定的尺寸下面放入更大容量的電池顯然不是一件容易的事，續(xù)航和功耗在 這個(gè)背景下面非常矛盾。滿足性能對功耗的需求就會(huì)上升，滿足續(xù)航如果沒有更好的設(shè)計(jì)就意 味著性能的損失，體驗(yàn)就無法保障，這也是安卓系耳機(jī)很長時(shí)間內(nèi)面臨的困境。
二、安卓TWS耳機(jī)第一關(guān)：雙耳傳輸確保穩(wěn)定的連接和平衡的功耗
安卓 TWS 耳機(jī)需要克服的第一關(guān)是雙耳傳輸，但做好只是必要條件而非充分條件。TWS 耳機(jī)由于去掉了手機(jī)以及兩個(gè)耳機(jī)三者之間所有的連接線，由兩個(gè)耳機(jī)通過藍(lán)牙組成立體聲系統(tǒng)，這種架構(gòu)在技術(shù)上面臨不小挑戰(zhàn)。
1.1 藍(lán)牙芯片雙耳同步傳輸方案：保證信號同步連接的必要條件傳統(tǒng)安卓系方案通過主耳轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)雙耳立體聲如圖 1 所示，面臨的問題如下：主耳轉(zhuǎn)發(fā)的藍(lán)牙信號容易被其它藍(lán)牙和wifi等信號干擾；轉(zhuǎn)發(fā)本身增加了系統(tǒng)延遲；轉(zhuǎn)發(fā)信號穿身問題；而且由于轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)致了主耳的功耗相比副耳要高，當(dāng)碰上誤碼要求重傳數(shù)據(jù)包時(shí)會(huì)導(dǎo)致主耳功耗負(fù)載過重。以上原因?qū)е?TWS 耳機(jī)在連接的穩(wěn)定性，主副耳機(jī)的信號同步以及待機(jī)的時(shí)長方 面會(huì)面很大問題，這也是這幾年安卓系 TWS 耳機(jī)不能望 Airpods 項(xiàng)背的原因。1.2 Airpods監(jiān)聽方案率先突破獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷Airpods 的傳輸方案采用了自有的專利技術(shù)，區(qū)別于安卓的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，叫監(jiān)聽技術(shù)。如圖 2 所 示，副耳信號不需要主耳轉(zhuǎn)發(fā)，而是通過一定的規(guī)則監(jiān)聽手機(jī)所發(fā)出的信號，從接收信號中找出主耳或者副耳各自的信號，解決了轉(zhuǎn)發(fā)所帶來的被干擾、系統(tǒng)延遲、主副耳功耗不均衡等問題，獲得了很好的體驗(yàn)。1.3.1 安卓方案在雙耳連接技術(shù)的演進(jìn)左右耳一起聽是蘋果的專利，他在性能和用戶體驗(yàn)上取得了極致的平衡，但也給其他廠家以后做同類產(chǎn)品帶來了巨大的困難。各大安卓廠家都在紛紛找自己的解決辦法。QCOM 的解決辦法叫 TWS+，如圖 3。該技術(shù)擁有兩個(gè) link，左耳是一條，右耳是一條，分別獨(dú)自進(jìn)行收發(fā)。好處是無須轉(zhuǎn)發(fā)，雙耳功耗平衡，減少了系統(tǒng)干擾和延遲。可能的問題是與其他平臺的適配性或者兼容性差。高通的 QCC5100series 平臺都支持了 TWS+特性，VIVO 新出的 TWS Earphone 就采用了該 系列的 QCC5126 芯片。
恒玄科技的解決辦法叫 LBRT-低頻轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，如圖 4 所示。手機(jī)以 2.4G 藍(lán)牙信號傳輸至主耳 機(jī)，再通過磁感應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，轉(zhuǎn)發(fā)信號頻段在 10~15MHZ，同步至副耳機(jī)。如此以增強(qiáng)信號的穿透力，并能避免音質(zhì)損耗，減少延遲。缺點(diǎn)則是需要在耳機(jī)中多加入低頻天線。恒玄的 BES2300 產(chǎn)品支持 LBRT 特性，華為的 Freebuds2 采用這個(gè)方案。
絡(luò)達(dá)采用同步接收方式叫MCSync，如圖5所示。搭建完成后每支耳機(jī)會(huì)有一個(gè)信號進(jìn)行連接，官方宣稱連線更穩(wěn)定，減少斷音跳音，支撐高解析音頻碼流，低延時(shí)，兩耳耗電更平衡，各種手機(jī)平臺都適用。絡(luò)達(dá)的應(yīng)用有很多在高仿領(lǐng)域，對不同平臺的適用性很重要。絡(luò)達(dá)的 A1532/A1536/A1552x 支持 MCSync 特性。其中 A1536 是 Airpods 高仿產(chǎn)品的主要方 案，而 A1552x 是索尼的新一代降噪豆 WF1000XM3 的方案商。
1.4 藍(lán)牙6.0將從協(xié)議架構(gòu)上直接支持TWS除了各家大廠在轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)上面進(jìn)行優(yōu)化提升，后續(xù)還有 BT 協(xié)議升級之后帶來的改善。藍(lán)牙 6.0 協(xié)議將從協(xié)議架構(gòu)上直接支持 TWS特性，而且有些提案很可能會(huì)被納入，比如 LC3(audio over ble，LC3 是目前相同壓縮比下音質(zhì)最好的標(biāo)準(zhǔn)算法)，這些提高體驗(yàn)的改善都值得期待。
三、安卓TWS耳機(jī)第二關(guān)：可靠的續(xù)航保障
在續(xù)航能力上，蘋果一騎絕塵，安卓系需要加大投入。續(xù)航取決于功耗。功耗越大，相同電池續(xù)航時(shí)間就會(huì)變少，而保持合理的續(xù)航時(shí)間是體驗(yàn)好壞 的門檻之一。
增加續(xù)航最容易做的事就是增加電池的容量，這會(huì)直接導(dǎo)致重量增加，長時(shí)間佩戴時(shí)會(huì)因?yàn)橹亓吭蜃兊秒y以忍受。
增加續(xù)航還可以通過先進(jìn)制程來實(shí)現(xiàn)，但是先進(jìn)制程意味著高昂的成本。蘋果的 H1 芯片用的 是 16nm 工藝，而安卓系里面大多是 28nm 工藝。工藝高功耗小但是代價(jià)也很大，反過來要求很大的出貨量來分?jǐn)偝杀鹃_銷。按照當(dāng)前品牌安卓機(jī)的出貨量很難支撐先進(jìn)工藝的投入。功耗和性能平衡是很復(fù)雜和重要的事，體驗(yàn)的提升不只在轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)一方面。安卓系的功耗困境明年將會(huì)有很大的進(jìn)展，頭部大廠的 16nm 方案已經(jīng)在研中，體驗(yàn)提升和出貨效應(yīng)預(yù)期將帶來大的突破，這將引領(lǐng)安卓系競爭力上一個(gè)大臺階。
四、安卓TWS耳機(jī)第三關(guān)：降噪
4.1 目前耳機(jī)市場的主動(dòng)式降噪主要是ANC、ENC降噪技術(shù)4.1.1 ANC降噪（Active Noise Control，主動(dòng)降噪）ANC 降噪的工作原理是麥克風(fēng)收集外部的環(huán)境噪音，然后系統(tǒng)變換為一個(gè)反相的聲波加到喇叭端，最終人耳聽到的聲音是：環(huán)境噪音+反相的環(huán)境噪音，兩種噪音疊加從而實(shí)現(xiàn)感官上的噪音降低，受益人是自己。ANC 主動(dòng)降噪可分為前饋式主動(dòng)降噪（頭戴式耳機(jī)應(yīng)用較多）和反饋式主動(dòng)降噪以及混合式主動(dòng)降噪。反饋式容易引起嘯叫。
剛發(fā)布的 Airpods pro 就是一款支持 ANC 的耳機(jī)。據(jù)宣稱很好解決了兩個(gè)難點(diǎn)，一個(gè)是通過 SIP 封裝解決了空間占用問題，另一個(gè)是做了一個(gè)通氣系統(tǒng)解決了耳內(nèi)外壓力差的問題，保證 了佩戴舒適度。具體體驗(yàn)還待后續(xù)驗(yàn)證。目前安卓系藍(lán)牙平臺都開始支持 ANC，關(guān)鍵是看整機(jī)廠家能不能克服工程難題真正提升降噪體驗(yàn)。
4.1.2 ENC（Environmental Noise Cancellation，環(huán)境降噪技術(shù)）ENC（Environmental Noise Cancellation，環(huán)境降噪技術(shù)），是通過雙麥克風(fēng)陣列，精準(zhǔn)計(jì)算通話者說話的方位，在保護(hù)主方向目標(biāo)語音的同時(shí)，去除環(huán)境中的各種干擾噪聲。ENC 技術(shù)能有效抑制 90%的反向環(huán)境噪聲，由此降低環(huán)境噪聲最高可達(dá) 35dB 以上，讓游戲玩家的語音 溝通可以更加自由。
當(dāng)前采用 ENC 方案的主要是 Airpods 和 Google 的 pixel buds，他們都采用了意法半導(dǎo)體的方 案。ENC 方案需要比較大的算法開發(fā)工作，也會(huì)提升全系統(tǒng)的功耗，因此目前尚未在安卓品牌 TWS 耳機(jī)中普及。4.2 制造封裝環(huán)節(jié)在微小化與模組化趨勢下，SiP將成為主流技術(shù)路徑蘋果從近期發(fā)布的 Airpods pro 開始導(dǎo)入 SiP 封裝，投入巨大，但是對耳機(jī)產(chǎn)品幫助很大，節(jié)省的空間可以做更多的增量特性，培養(yǎng)對消費(fèi)者的更多黏性，比如 ANC 功能的引入。隨著電子硬件不斷演進(jìn)，過去產(chǎn)品的成本/性能優(yōu)勢面臨發(fā)展瓶頸，而先進(jìn)的半導(dǎo)體封裝技術(shù)不僅可以增加功能、提升產(chǎn)品價(jià)值，還能有效降低成本，于是 CSP（芯片級封裝）、WLP（晶圓級封裝）、SiP（系統(tǒng)級封裝）等一系列先進(jìn)封裝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。與其他封裝類型相比，SiP 最大的特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的異質(zhì)集成需求，將各類性能迥異的有源與可選無源器件整合為單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝件，形成一個(gè)系統(tǒng)或者子系統(tǒng)，以 Apple Watch 為例，僅在邊長為 25-30 mm 的正 方形范圍內(nèi)，集成了約 1000 顆左右的有源及無源器件。
SiP工藝綜合運(yùn)用了多種先進(jìn)封裝技術(shù)，例如：倒裝芯片（Flip Chip)、晶圓凸塊（Wafer bumping）、引線鍵合（Wire Bonding）和扇出型晶圓級封裝（Fan-out wafer-level Packaging）等封裝技 術(shù)，因此廠商必須具備扎實(shí)的封測技術(shù)支撐 SiP 業(yè)務(wù)。
SiP 兼具低成本、低功耗、高性能、小型化、多元化的優(yōu)勢：隨著電子零組件持續(xù)微小化至 16/14 nm 節(jié)點(diǎn)，出現(xiàn)了 RC 延遲、電遷移、靜電放電、電磁干擾等物理效應(yīng)，而 SiP 采用物理分離的方法有效地避免了這些干擾，例如：增加芯片之間的連接體直徑，縮短信號行進(jìn)的距離，降低功耗和驅(qū)動(dòng)這些信號所需的功率。SiP 的工藝優(yōu)勢能有效降低 10-50%的成本，這一價(jià)格優(yōu) 勢或?qū)⒋笠?guī)模推動(dòng)產(chǎn)品應(yīng)用。
五、2020年下半年安卓品牌TWS將逐步進(jìn)入突破期
總體看起來安卓系 TWS 耳機(jī)有三步要走。今年是無線連接可用的一步，隨著后續(xù)相關(guān)降噪等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，明年要突破通話體驗(yàn)好用的一步，再到最后消費(fèi)者愛用。
當(dāng)前安卓系 TWS 耳機(jī)處于發(fā)展的第一步，今年品牌安卓耳機(jī)剛剛到達(dá)可用的階段。根據(jù)旭日大數(shù)據(jù)信息，截止 2018 年，iPhone 保有量約為 9 億部，其中保有量最高的 iPhone7 占比約為15.40%。根據(jù)Counterpoint data的數(shù)據(jù)以及分析，預(yù)計(jì)2018-2020年Airpods 出貨量分別為 3500 萬、 5000 萬和 7000 萬個(gè)，對應(yīng) 2018 年 iPhone 的保有量數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 2020 年 Airpods 滲透率約為 17.2%。
根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，2018 年全球智能手機(jī)共銷售 14 億部，其中安卓手機(jī)銷量約為 12 億部。這波 5G 換機(jī)潮將會(huì)使手機(jī)重新恢復(fù)增長勢頭，預(yù)計(jì) 2022 年全球智能機(jī)將達(dá)到 16 億大關(guān)，安卓手機(jī)出貨量將達(dá)到 13.8 億部。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將安卓手機(jī)劃分為 0-1000 元、1000-2500 元、2500-3500 元、3500-4500 元、4500 元以上這五個(gè)價(jià)格段，以此為基礎(chǔ)，分中性、樂觀和謹(jǐn)慎三個(gè)層次，分別測算 2022 年安卓市場 TWS 耳機(jī)的市場規(guī)模。
短期內(nèi)安卓品牌 TWS 耳機(jī)受制于成本下降速度限制，品牌安卓 TWS 耳機(jī)當(dāng)前 定價(jià)和蘋果 Airpods基本在同一區(qū)間，VIVO的耳機(jī)售價(jià)在999元，華為freebuds3 售價(jià)在1199 元。參照 Airpods 的價(jià)格 1200+元以及當(dāng)前的滲透率，以華為為例，freebuds3 的潛在客戶只 能在 mate/P 等高端機(jī)群體里面，如果能達(dá)到年千萬級別的出貨量，安卓品牌 TWS 耳機(jī)才有望真正進(jìn)入突破期。預(yù)估 2022 年總銷量空間在 1.5 億部左右，市場空間在 802.73 億左右。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的不斷進(jìn)步，蘋果AirPods的功能將會(huì)不斷下沉到中低端的安卓耳機(jī)，從而引起 TWS 耳機(jī)在安卓手機(jī)中的滲透率不斷提升，預(yù)計(jì) 2022 年總體市場規(guī)模將達(dá)到 2122.73 億元。從長期看，安卓 TWS耳機(jī)的跟進(jìn)勢必會(huì)引起蘋果進(jìn)一步升級技術(shù)，TWS 耳機(jī)的功能集中度將會(huì)持續(xù)提升，高端 TWS 耳機(jī)的價(jià)格將會(huì)保持穩(wěn)定，甚至還會(huì)穩(wěn)中有升。5.2 非手機(jī)品牌安卓TWS耳機(jī)：短期是窗口期，長期有隱患根據(jù)草根調(diào)研非品牌機(jī)出貨量非常大，但是總體價(jià)格很低。目前低端藍(lán)牙無線耳機(jī)呈現(xiàn)出放量增長。基于 TWS 耳機(jī)和手機(jī)高度互動(dòng)、強(qiáng)綁定等特性，更看好手機(jī)品牌廠家 TWS 耳機(jī)發(fā)展前景。如果后續(xù)品牌機(jī)價(jià)格能在滿足基本體驗(yàn)前提下降到 400 元檔位，則 TWS 耳機(jī)的空間將會(huì) 徹底打開。