智能音箱將MEMS麥克風(fēng)推向高潮，為啥中國企業(yè)是最大贏(yíng)家

　　今年以來(lái)，由于A(yíng)mazon Echo，Google Home的持續火熱，加上蘋(píng)果和小米的相繼入局，被譽(yù)為未來(lái)家居中控最好選擇的“智能音箱”市場(chǎng)進(jìn)入了大爆發(fā)階段，進(jìn)而給上游供應鏈帶來(lái)了巨大利好。除了聯(lián)發(fā)科和瑞芯微這些做主控的廠(chǎng)商以外，智能音箱“控制入口”所依仗的MEMS麥克風(fēng)繼續智能手機時(shí)代大熱之后，再次迎來(lái)了一波新高潮。

　　智能音箱將MEMS麥克風(fēng)推向新的高潮

　　近年來(lái)，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，早已存在的智能家居又搭著(zhù)這股東風(fēng)重新火熱起來(lái)。除了電視、冰箱、空調和風(fēng)扇以外，如什么電燈、窗簾等也都成為了智能家居廠(chǎng)商“下手”的對象。但是如何控制這些設備，成為開(kāi)發(fā)者和消費者關(guān)注的話(huà)題。在經(jīng)歷了不同設備不同遙控器、手機統一遙控、第三方遙控統一這些嘗試以后，終于迎來(lái)了智能音箱這個(gè)用語(yǔ)音來(lái)控制的形態(tài)。

　　按照這種方向發(fā)展，最后的應用場(chǎng)景就像小羅伯特唐尼在《鋼鐵俠》里面跟Jarvis對話(huà)一樣。這樣簡(jiǎn)便的操控背后的市場(chǎng)必然巨大，加上入口的吸引了，因此吸引了無(wú)數廠(chǎng)商混戰其中。

　　Iron Man“吩咐”人工智能機器人Jarvis工作

　　為了更好地拾取聲音，現在流行的智能音箱都是采用麥克風(fēng)陣列的架構。根據科大訊飛的相關(guān)科普，所謂的麥克風(fēng)陣列(Microphone Array)，從字面上，指的是麥克風(fēng)的排列。也就是說(shuō)由一定數目的聲學(xué)傳感器(一般是麥克風(fēng))組成，用來(lái)對聲場(chǎng)的空間特性進(jìn)行采樣并處理的系統。

　　早在20世紀70、80年代，麥克風(fēng)陣列已經(jīng)被應用于語(yǔ)音信號處理的研究中，進(jìn)入90年代以來(lái)，基于麥克風(fēng)陣列的語(yǔ)音信號處理算法逐漸成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。而到了“聲控時(shí)代”，這項技術(shù)的重要性顯得尤為突出。

　　科大訊飛繼續表示，麥克風(fēng)陣列則能達成語(yǔ)音增強、聲源定位、去混響、聲源信號提取(分離)等功能，這就為在復雜環(huán)境中執行語(yǔ)音控制提供了可能。這種多個(gè)麥克風(fēng)組成的陣列大大推動(dòng)了MEMS麥克風(fēng)的需求。

　　Amazon Echo的拆解(綠色圈起來(lái)的就是MEMS麥克風(fēng)S1053 0090 V6，source：ifixit)

　　以現在最流行的智能音箱Amazon Echo為例，它采用的是環(huán)形6+1的麥克風(fēng)陣列(上圖綠色標志的位置)，其面市迄今近千萬(wàn)的銷(xiāo)量，加上其他品牌智能音箱源源不斷的需求推動(dòng)。對于MEMS麥克風(fēng)的制造商來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一管興奮劑。加上MEMS麥克風(fēng)在智能手機、智能手表、平板電腦、汽車(chē)等其他領(lǐng)域的應用，MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)在迅速崛起。。

　　根據調研機構Yole預測，2017年MEMS麥克風(fēng)的市場(chǎng)將會(huì )達到10億美元，并在接下來(lái)的幾年保持11.3%的年復合增長(cháng)率，有利潤的地方就吸引了足夠多的關(guān)注。

　　MEMS麥克風(fēng)的未來(lái)幾年的市場(chǎng)走勢(source：Yole)

　　四大廠(chǎng)商壟斷MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)，中國居其二

　　在談MEMS麥克風(fēng)的市場(chǎng)之前，我們先了解一下什么是MEMS麥克風(fēng)，這就要求我們必須知道什么是MEMS。

　　所謂MEMS (Micro ElectroMechanical System，微機電系統)，就是利用半導體制程技術(shù)，整合電子及機械功能制作而成的微型裝置;其定義為一個(gè)智能型微小化的系統，包含傳感、處理或致動(dòng)的功能，包含兩個(gè)或多個(gè)電子、機械、光學(xué)、化學(xué)、生物、磁學(xué)或其他性質(zhì)整合到一個(gè)單一或多芯片上。

　　MEMS麥克風(fēng)就是由MEMS芯片和一個(gè)ASIC芯片組成。

　　據ADI的一篇文章介紹，MEMS 麥克風(fēng)包含一個(gè)靈活懸浮的薄膜，它可在一個(gè)固定背板之上自由移動(dòng)，所有元件均在一個(gè)硅晶圓上制造。該結構形成一個(gè)可變電容，固定電荷施加于薄膜與背板之間。傳入的聲壓波通過(guò)背板中的孔，引起薄膜運動(dòng)，其運動(dòng)量與壓縮和稀疏波的幅度成比例。這種運動(dòng)改變薄膜與背板之間的距離，進(jìn)而改變電容，如下圖所示。在電荷恒定的情況下，此電容變化轉換為電信號。

　　MEMS 麥克風(fēng)的構造圖

　　相較于ECM麥克風(fēng)的聚合材料振動(dòng)膜，在不同溫度下，MEMS麥克風(fēng)所展現的性能都相當穩定，不會(huì )受到時(shí)間、溫度、濕度和振動(dòng)的影響。MEMS麥克風(fēng)的耐熱性相當強，可以承受攝氏260度的高溫回流焊，但是其性能不會(huì )有任何變化。再加上MEMS麥克風(fēng)可以有效的降低射頻所產(chǎn)生的干擾，這就讓其逐漸發(fā)展成為麥克風(fēng)主流。和很多其他半導體相關(guān)領(lǐng)域一樣，MEMS麥克風(fēng)這個(gè)市場(chǎng)，同樣是由幾個(gè)巨頭壟斷的市場(chǎng)。不同的是，當中有兩家是來(lái)自中國的企業(yè)，這在其他半導體相關(guān)領(lǐng)域是非常罕見(jiàn)的。

　　據IHS的數據顯示，2015年全球的MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)幾乎被樓氏、歌爾、瑞聲科技和ST四家給壟斷，其中尤其以樓氏遙遙領(lǐng)先，其出貨量約占了全球出貨量的43%。排名第二的歌爾聲學(xué)和第三的瑞聲科技的當年的市場(chǎng)份額分別約為18%和14%。緊隨其后的是ST，其在2015年MEMS麥克風(fēng)供應中約占10%。下面我們來(lái)看一下這四大企業(yè)的概況。

　　2015年MEMS麥克風(fēng)供應商營(yíng)收前十廠(chǎng)商(source：IHS)

　　樓氏電子是1946年由Hugh Knowles創(chuàng )立。成立的第二年，公司就開(kāi)發(fā)出了第一款晶體管式微型麥克風(fēng)，多年的開(kāi)拓也給樓氏帶來(lái)了不少的客戶(hù)和收益，就連上世紀六十年代末阿姆斯特朗在月球上講話(huà)的聲音，也是通過(guò)樓氏電子的設備放大的。