TWS真無(wú)線(xiàn)耳機行業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期
日期：
2019-11-26
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一、TWS耳機市場(chǎng)現狀
??1.1 Airpods獨領(lǐng)風(fēng)騷，品牌安卓耳機體驗在今年取得了很大的改善
Airpods 從 16 年發(fā)布到現在已經(jīng)演進(jìn)到了第二代，通話(huà)穩定性以及待機時(shí)間都給使用者帶來(lái) 了深刻的印象，成了 TWS 耳機的標桿。但在安卓品牌陣營(yíng)，縱觀(guān)這幾年 TWS 耳機的狀況卻不盡如人意，很多基本問(wèn)題還沒(méi)有很好解 決。比如，連接穩定性問(wèn)題，待機時(shí)間過(guò)短，話(huà)音延遲較大，音質(zhì)差甚至配對問(wèn)題，這些問(wèn)題 影響了安卓系耳機的發(fā)展。這些情況到今年出現轉機，在各家芯片方案廠(chǎng)家的努力下，雙耳直 連的方案明顯改善了耳機的連接體驗，降低了連接不佳導致的功耗開(kāi)銷(xiāo)，續航得到了明顯改善。三年多來(lái)安卓品牌市場(chǎng)的困境獲得了明顯的改觀(guān)，產(chǎn)品體驗到了突破的關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)。
1.2 主控芯片設計和整機制造門(mén)檻極高：4克重量、2小時(shí)通話(huà)續航是硬門(mén)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，續航和功耗在 這個(gè)背景下面非常矛盾。滿(mǎn)足性能對功耗的需求就會(huì )上升，滿(mǎn)足續航如果沒(méi)有更好的設計就意 味著(zhù)性能的損失，體驗就無(wú)法保障，這也是安卓系耳機很長(cháng)時(shí)間內面臨的困境。
二、安卓TWS耳機第一關(guān)：雙耳傳輸確保穩定的連接和平衡的功耗
安卓 TWS 耳機需要克服的第一關(guān)是雙耳傳輸，但做好只是必要條件而非充分條件。TWS 耳機由于去掉了手機以及兩個(gè)耳機三者之間所有的連接線(xiàn)，由兩個(gè)耳機通過(guò)藍牙組成立體聲系統，這種架構在技術(shù)上面臨不小挑戰。
1.1 藍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安卓系方案通過(guò)主耳轉發(fā)的方式實(shí)現雙耳立體聲如圖 1 所示，面臨的問(wèn)題如下：主耳轉發(fā)的藍牙信號容易被其它藍牙和wifi等信號干擾；轉發(fā)本身增加了系統延遲；轉發(fā)信號穿身問(wèn)題；而且由于轉發(fā)導致了主耳的功耗相比副耳要高，當碰上誤碼要求重傳數據包時(shí)會(huì )導致主耳功耗負載過(guò)重。以上原因導致 TWS 耳機在連接的穩定性，主副耳機的信號同步以及待機的時(shí)長(cháng)方 面會(huì )面很大問(wèn)題，這也是這幾年安卓系 TWS 耳機不能望 Airpods 項背的原因。1.2 Airpods監聽(tīng)方案率先突破獨領(lǐng)風(fēng)騷Airpods 的傳輸方案采用了自有的專(zhuān)利技術(shù)，區別于安卓的轉發(fā)技術(shù)，叫監聽(tīng)技術(shù)。如圖 2 所 示，副耳信號不需要主耳轉發(fā)，而是通過(guò)一定的規則監聽(tīng)手機所發(fā)出的信號，從接收信號中找出主耳或者副耳各自的信號，解決了轉發(fā)所帶來(lái)的被干擾、系統延遲、主副耳功耗不均衡等問(wèn)題，獲得了很好的體驗。1.3、安卓方案的代表廠(chǎng)家及其演進(jìn)情況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(tīng)是蘋(píng)果的專(zhuān)利，他在性能和用戶(hù)體驗上取得了極致的平衡，但也給其他廠(chǎng)家以后做同類(lèi)產(chǎn)品帶來(lái)了巨大的困難。各大安卓廠(chǎng)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，分別獨自進(jìn)行收發(fā)。好處是無(wú)須轉發(fā)，雙耳功耗平衡，減少了系統干擾和延遲。可能的問(wèn)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-低頻轉發(fā)技術(shù)，如圖 4 所示。手機以 2.4G 藍牙信號傳輸至主耳 機，再通過(guò)磁感應轉發(fā)技術(shù)，轉發(fā)信號頻段在 10~15MHZ，同步至副耳機。如此以增強信號的穿透力，并能避免音質(zhì)損耗，減少延遲。缺點(diǎn)則是需要在耳機中多加入低頻天線(xiàn)。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 )達采用同步接收方式叫MCSync，如圖5所示。搭建完成后每支耳機會(huì )有一個(gè)信號進(jìn)行連接，官方宣稱(chēng)連線(xiàn)更穩定，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，各種手機平臺都適用。絡(luò )達的應用有很多在高仿領(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 藍牙6.0將從協(xié)議架構上直接支持TWS除了各家大廠(chǎng)在轉發(fā)技術(shù)上面進(jìn)行優(yōu)化提升，后續還有 BT 協(xié)議升級之后帶來(lái)的改善。藍牙 6.0 協(xié)議將從協(xié)議架構上直接支持 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)最好的標準算法)，這些提高體驗的改善都值得期待。
三、安卓TWS耳機第二關(guān)：可靠的續航保障
在續航能力上，蘋(píng)果一騎絕塵，安卓系需要加大投入。續航取決于功耗。功耗越大，相同電池續航時(shí)間就會(huì )變少，而保持合理的續航時(shí)間是體驗好壞 的門(mén)檻之一。
增加續航最容易做的事就是增加電池的容量，這會(huì )直接導致重量增加，長(cháng)時(shí)間佩戴時(shí)會(huì )因為重量原因變得難以忍受。
增加續航還可以通過(guò)先進(jìn)制程來(lái)實(shí)現，但是先進(jìn)制程意味著(zhù)高昂的成本。蘋(píng)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(guò)來(lái)要求很大的出貨量來(lái)分攤成本開(kāi)銷(xiāo)。按照當前品牌安卓機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雜和重要的事，體驗的提升不只在轉發(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(chǎng)的 16nm 方案已經(jīng)在研中，體驗提升和出貨效應預期將帶來(lái)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耳機第三關(guān)：降噪
4.1 目前耳機市場(chǎng)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，然后系統變換為一個(gè)反相的聲波加到喇叭端，最終人耳聽(tīng)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（頭戴式耳機應用較多）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。據宣稱(chēng)很好解決了兩個(gè)難點(diǎn)，一個(gè)是通過(guò) SIP 封裝解決了空間占用問(wèn)題，另一個(gè)是做了一個(gè)通氣系統解決了耳內外壓力差的問(wèn)題，保證 了佩戴舒適度。具體體驗還待后續驗證。目前安卓系藍牙平臺都開(kāi)始支持 ANC，關(guān)鍵是看整機廠(chǎng)家能不能克服工程難題真正提升降噪體驗。
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(guò)雙麥克風(fēng)陣列，精準計算通話(huà)者說(shuō)話(huà)的方位，在保護主方向目標語(yǔ)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 35dB 以上，讓游戲玩家的語(yǔ)音 溝通可以更加自由。
當前采用 ENC 方案的主要是 Airpods 和 Google 的 pixel buds，他們都采用了意法半導體的方 案。ENC 方案需要比較大的算法開(kāi)發(fā)工作，也會(huì )提升全系統的功耗，因此目前尚未在安卓品牌 TWS 耳機中普及。4.2 制造封裝環(huán)節在微小化與模組化趨勢下，SiP將成為主流技術(shù)路徑蘋(píng)果從近期發(fā)布的 Airpods pro 開(kāi)始導入 SiP 封裝，投入巨大，但是對耳機產(chǎn)品幫助很大，節省的空間可以做更多的增量特性，培養對消費者的更多黏性，比如 ANC 功能的引入。隨著(zhù)電子硬件不斷演進(jìn)，過(guò)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（系統級封裝）等一系列先進(jìn)封裝技術(shù)應運而生。與其他封裝類(lèi)型相比，SiP 最大的特點(diǎn)是能夠實(shí)現復雜的異質(zhì)集成需求，將各類(lèi)性能迥異的有源與可選無(wú)源器件整合為單個(gè)標準封裝件，形成一個(gè)系統或者子系統，以 Apple Watch 為例，僅在邊長(cháng)為 25-30 mm 的正 方形范圍內，集成了約 1000 顆左右的有源及無(wú)源器件。
SiP工藝綜合運用了多種先進(jìn)封裝技術(shù)，例如：倒裝芯片（Flip Chip)、晶圓凸塊（Wafer bumping）、引線(xiàn)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(chǎng)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(zhù)電子零組件持續微小化至 16/14 nm 節點(diǎn)，出現了 RC 延遲、電遷移、靜電放電、電磁干擾等物理效應，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) 勢或將大規模推動(dòng)產(chǎn)品應用。
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(lái)安卓系 TWS 耳機有三步要走。今年是無(wú)線(xiàn)連接可用的一步，隨著(zhù)后續相關(guān)降噪等技術(shù)的廣泛應用，明年要突破通話(huà)體驗好用的一步，再到最后消費者愛(ài)用。
當前安卓系 TWS 耳機處于發(fā)展的第一步，今年品牌安卓耳機剛剛到達可用的階段。根據旭日大數據信息，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Counterpoint data的數據以及分析，預計2018-2020年Airpods 出貨量分別為 3500 萬(wàn)、 5000 萬(wàn)和 7000 萬(wàn)個(gè)，對應 2018 年 iPhone 的保有量數據，預計 2020 年 Airpods 滲透率約為 17.2%。
根據 IDC 數據，2018 年全球智能手機共銷(xiāo)售 14 億部，其中安卓手機銷(xiāo)量約為 12 億部。這波 5G 換機潮將會(huì )使手機重新恢復增長(cháng)勢頭，預計 2022 年全球智能機將達到 16 億大關(guān)，安卓手機出貨量將達到 13.8 億部。根據互聯(lián)網(wǎng)統計數據，將安卓手機劃分為 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，分中性、樂(lè )觀(guān)和謹慎三個(gè)層次，分別測算 2022 年安卓市場(chǎng) TWS 耳機的市場(chǎng)規模。
短期內安卓品牌 TWS 耳機受制于成本下降速度限制，品牌安卓 TWS 耳機當前 定價(jià)和蘋(píng)果 Airpods基本在同一區間，VIVO的耳機售價(jià)在999元，華為freebuds3 售價(jià)在1199 元。參照 Airpods 的價(jià)格 1200+元以及當前的滲透率，以華為為例，freebuds3 的潛在客戶(hù)只 能在 mate/P 等高端機群體里面，如果能達到年千萬(wàn)級別的出貨量，安卓品牌 TWS 耳機才有望真正進(jìn)入突破期。預估 2022 年總銷(xiāo)量空間在 1.5 億部左右，市場(chǎng)空間在 802.73 億左右。隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)鏈的不斷進(jìn)步，蘋(píng)果AirPods的功能將會(huì )不斷下沉到中低端的安卓耳機，從而引起 TWS 耳機在安卓手機中的滲透率不斷提升，預計 2022 年總體市場(chǎng)規模將達到 2122.73 億元。從長(cháng)期看，安卓 TWS耳機的跟進(jìn)勢必會(huì )引起蘋(píng)果進(jìn)一步升級技術(shù)，TWS 耳機的功能集中度將會(huì )持續提升，高端 TWS 耳機的價(jià)格將會(huì )保持穩定，甚至還會(huì )穩中有升。5.2 非手機品牌安卓TWS耳機：短期是窗口期，長(cháng)期有隱患根據草根調研非品牌機出貨量非常大，但是總體價(jià)格很低。目前低端藍牙無(wú)線(xiàn)耳機呈現出放量增長(cháng)。基于 TWS 耳機和手機高度互動(dòng)、強綁定等特性，更看好手機品牌廠(chǎng)家 TWS 耳機發(fā)展前景。如果后續品牌機價(jià)格能在滿(mǎn)足基本體驗前提下降到 400 元檔位，則 TWS 耳機的空間將會(huì ) 徹底打開(kāi)。