2018年全球MEMS麦克风出货将逾50亿颗大关智能音响推动

发稿时间:2017-11-13来源:中国半导体行业协会 【 字体:

      2015年全球微机电系统(MicroElectroMechanicalSystemMEMS)麦克风出货量首次超越驻极体电容麦克风(ElectretCondenserMicrophoneECM),预料2018年将突破50亿颗。DIGITIMESResearch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(NotebookNB)、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(KnowlesElectronics)、歌尔声学(GoerTek)、瑞声科技(AACTechnologies)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(IntegratedDeviceManufacturerIDM)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。
  DIGITIMESResearch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,2015MEMS麦克风以38亿颗左右,首次超越ECM34亿颗。
  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,2018MEMS麦克风出货可望突破50亿颗,与ECM差距将逐年拉大。
  资料来源:DIGITIMESResearch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(PersonalDigitalAssistant、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(InfotainmentSystems)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
  2016年全球MEMSECM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(DigitalSignalProcessorDSP)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(SamsungElectronics),2016年于全球MEMS麦克风出货量排名第四名,其他如凌云逻辑(CirrusLogic)、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(AnalogDevices)、恩智浦半导体(NXPSemiconductors)、美信(MaximIntegrated)、德州仪器(TexasInstruments)等厂商可供应音频放大器。 
  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(ApplicationProcessorAP)。
  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(FosterElectric)、Transound等业者亦是微型扬声器供应商。
  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20177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(SignaltoNoiseRatio)、频率反应(FrequencyResponse)、声学过载点(AcousticOverloadPointAOP)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。
  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、OmronIDM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。
  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。