[原创] TWS蓝牙芯片厂商角逐新赛场
2021-12-21
14:00:03
来源: 半导体行业观察
TWS耳机市场似乎没有几年前那么火热了？根据 Counterpoint Research的数据统计，从2016年到2020年TWS耳机的出货量实现了25倍的爆发式增长，2020年TWS耳机出货量高达2.33亿对，预计2021年TWS耳机将同比增长33%，达到3.1亿对。相比前几年的市场增速来看，TWS耳机正从高速增长进入平稳发展的阶段，在这样的发展形势下，那些因TWS乘风起的国产芯片厂商开始寻找新出路，在经历了TWS耳机芯片赛道的厮杀之后，他们又来到了新的角逐场。
乘势而起的TWS芯片厂商
2016年苹果AirPods一出，带火了不温不火的TWS技术。多家国内厂商因TWS芯片一炮而红，纷纷获利，这其中包括恒玄科技、杰理科技、中科蓝讯等，2019年的那场“价格战”也让人记忆犹新。
恒玄科技较早的嗅到了这个趋势，以前瞻的产品定义及快速的响应能力，较早推出支持双耳通话、集成主动降噪等功能的领先产品，迅速抢占了品牌市场，也因此成功上市。这些年，其TWS耳机芯片也在不断迭代发展，据悉，明年，他们将发布采用12nm先进制程的新一代旗舰芯片。
乘TWS蓝牙芯片而起的杰理科技凭借一颗芯片引爆TWS蓝牙耳机市场。蓝牙耳机芯片和蓝牙音箱芯片也是杰理科技的主要收入来源，据其招股书援引SIG数据称，2018-2020年全球蓝牙音频传输设备出货量共32亿台，而同期公司蓝牙音频芯片销量累计超过27亿颗（大部分蓝牙耳机配备2颗主控芯片）。杰理科技作为行业内较为重要的蓝牙音频芯片厂商，凭借高性价比的产品其推动了无线蓝牙耳机等设备的普及。
中科蓝讯也是市场上杀出的一匹黑马，2020年中科蓝讯的无线音频芯片销量为6.74亿颗，不过其TWS蓝牙芯片产品主要以白牌市场客户为主，大多集中在华南地区，所以在白牌市场中占据了较高的市场份额。如下图所示，从2018年到2020年，公司在TWS蓝牙耳机芯片赚的盆满钵满。中科蓝讯是行业内较早使用RISC-V指令集架构作为技术开发路线的芯片设计企业，该技术路线初期参与者较少，竞争较小。
炬芯科技进入TWS耳机市场的时间则稍有滞后，不过其在音频技术上的积累也不容小觑。TWS蓝牙耳机SoC芯片是炬芯科技短中期的主要成长动力，且是长期重点布局方向，是目前公司布局蓝牙穿戴市场的第一个落地点。2020年其蓝牙耳机SoC芯片的销量为 2136.37 万颗，较2019年增长40.66%；2021年上半年，销量为1678.51万颗，较上年同期增长 155.68%。
随着蓝牙低功耗音频LE Audio标准的出现，则为TWS耳机再添了一把火。LE Audio使用全新的高音质低功耗音频解码器LC3，支持多重串流音频（Multi-Stream Audio）技术和广播音频技术。这一全新的标准将有效的解决音质问题，而且能实现一个音频源甚至可以连接多个无线音频接受设备，还能从标准上支持多连接，解决TWS耳机双耳直连的标准问题和兼容性问题，为 TWS 耳机市场带来了创新解决方案。
TWS耳机从2018年正式爆红后，蓝牙经典Audio逐渐不能满足需求，于是各大厂商纷纷推出自家的连接方案或无损传输协议。在TWS连接方案上，各家技术百花齐放，如高通TWS+、联发科MCSync、华为同步双通道传输技术、恒玄科技IBRT低频转发方案、络达MCSync技术等等，不过
未来TWS传输方式将是LE Audio与经典蓝牙双路传输复合应用，两者将长期存在
；而无损传输协议同样如此，比如高通的aptX、索尼LDAC、华为HWA等等。但LE Audio新标准的突出，或将统一蓝牙的连接标准，将进一步加速TWS 行业的发展。
因此，LE Audio吸引了众多的芯片厂商第一时间跟进。在指纹识别领域名声大噪的汇顶科技，2020年1月，在Bluetooth LE音频媒体发布会上，汇顶科技同一加科技演示了应用于TWS无线耳机的创新方案——Bluetooth LE音频解决方案。但预估未来会有越来越多的蓝牙芯片厂商会挤进TWS芯片这个赛道，国外高通、瑞昱和原相等厂商盘踞在高端市场，国内厂商纷纷涌入，将使得TWS市场竞争依旧激烈。
而我们从汇顶的发展也可以看出，单一的芯片产品不能在市场中长久且稳定的立足，尤其是只占据一类智能终端市场，所以，不少TWS芯片企业开始寻求更广泛的布局。
AIoT芯片是共同目标
从整个电子产业的观点看来，物联网无疑将成为下一个将要爆发的市场，它广阔的应用场景也使得海阔凭鱼跃，TWS芯片厂商将目光瞄准了广阔的AIoT芯片市场。我们看到，部分厂商已经陆续研发出AIoT芯片，还有些厂商已经有清晰的规划，正在募资。由于智能终端芯片在架构、技术功能、工艺等方面具有较高的共通性，所以对于TWS蓝牙芯片厂商来说，向物联网终端芯片进军无疑是一个不错的选择。
今天，音频技术变得无处不在，以音频为中心的终端系统的专用APU和SoC的增长率最高。恒玄科技选择发力在AIoT中的智能语音领域，确实，智能语音在AIoT的落地应用中凸显。根据Canalys的数据，2021年智能音箱将销售1.63亿个，同比增 21%。为了占据智能语音大发展的有利地位，恒玄科技不断向此领域渗透。不过在这个领域，高通及联发科是头部企业，他们在整体资产规模和产品线布局上都有着显著优势，新进者需要面临来自他们的挑战。
恒玄科技推出了面向智能音频的集成了WiFi/BT双模的AIoT SoC芯片，开创性地研发出基于 RTOS 的 AIoT 软硬件系统，实现了高性能多核 CPU、低功耗 WiFi/BT 无线通信系统、高性能音频CODEC、存储子系统、电源管理系统以及众多外围接口的高度集成。目前该AIoT SoC 芯片已实现量产出货，除应用于 WiFi智能音箱外，该芯片未来还可以作为智能语音模块广泛用于智能家电等领域。
同时，恒玄科技也在积极投入研发新一代 WiFi 6 技术及相关产品，新一代 WiFi 6 可支持更多设备连接，同时具备大带宽、低延时、低功耗等特性，这也是是未来AIoT领域重要的技术方向。不过，国内致力于物联网WiFi芯片的公司多达几十家，这也是个热闹的赛道。
杰理科技也在不断拓展智能物联终端芯片市场，推出了包括视频监控芯片、WiFi数传芯片和蓝牙数传芯片在内的多系列产品。2021年一季度，杰理科技智能物联终端芯片营收份额首次突破10%。
继去年发布了一系列Wi-Fi/BT双模音视频AIoT 芯片“梧桐”之后，今年9月，杰理又发布了梧桐二代芯片——AC791N，这是一款面向物联网市场的Wi-Fi/蓝牙/BLE 5.3三模共存的芯片，这也是业界少有的设计，其高集成度使得一颗AC791N往往可以替代原来方案中需要的3、4颗芯片，将大大降低系统的BOM成本。
不止如此，杰理科技的招股书显示，其还在投资建设蓝牙及WIFI物联网芯片升级项目，以及研发涉及面向智能可穿戴等低功耗物联网应用场合，具有强大处理能力、兼容多版本规范的蓝牙数传SoC芯片。
炬芯科技在招股书中透露，要募集6728.07万元投资“面向穿戴和IoT领域的超低功耗MCU研发和产业化项目”。随着该项目的建设实施，炬芯科技将以低功耗技术为主要切入点，开发基于电池供电的智能穿戴和IoT领域低功耗MCU，并重点耕耘超低功耗MCU、低功耗穿戴式显示技术等相关技术，结合新一代双模蓝牙5.2技术，开发新一代蓝牙智能手表SoC芯片（下一章节有讲述）和超低功耗MCU芯片，横向拓展公司产品应用领域，为公司开拓新的业绩增长点。
中科蓝讯的招股说明书中也提到，要投资18790.54万元来建设“物联网芯片产品研发及产业化项目”。今年4月，中科蓝讯还与西安电子科技大学成立了物联网芯片联合实验室。积极拥抱RISC-V的中科蓝讯，在今年4月份，也与平头哥半导体达成合作，双方将基于平头哥的玄铁系列处理器及AI算法共同研发物联网芯片，目前已启动研发一款智能语音芯片，预计明年出货量超3000万套。这些都是中科蓝讯布局AIoT的重要举措。
从恒玄科技和杰理科技两家已发布的物联网芯片来看，有的集成双模，有的集成三模，虽然应用领域有所区别，但是
高集成度将是物联网芯片“卷”的一大方向。
智能手表芯片是下一个“TWS”？
还有个现象是，我们发现智能手表芯片正成为TWS芯片厂商的又一个发力点。TWS真无线耳机和智能手表是目前推动可穿戴设备市场发展的两款重要产品。对于智能手表来说，随着更多健康检测的功能在手表上逐步完善，智能手表未来有望成为健康管理的刚需，成长空间将会非常大。根据 Gartner 的预测，2021年手表将有18.1%的增速，相比较 2020 年销售额为 690 亿美元，2021 年销售额将会有815亿美元。
2021年12月9日，炬芯科技正式发布了两款高集成度、高帧率、低功耗的智能手表芯片ATS3085及ATS3085C，全力出击智能腕穿戴市场，正式瞄准了下一个高增量市场。据悉，其智能手表芯片采用MCU+DSP双核的蓝牙双模单芯片解决方案，集成了图形加速引擎与Sensorhub模块、蓝牙射频（RF）和基带、电源管理单元（PMU）、音频编解码器、屏和传感器外设接口模块等。使得手表流畅显示与超长待机完美匹配。
在TWS耳机芯片取得先发优势之后的恒玄科技，也将目光放在了智能手表SoC芯片领域。恒玄科技的手表SoC芯片集成高性能 CPU、2.5D GPU、BT/BLE双模蓝牙、Always-on 语音唤醒处理单元，同时具有丰富的外设接口，可以支持各类外接传感器。目前其第一代手表芯片比较成功，该芯片将满足智能手表对于各类传感器的需求，支持“智能手表+TWS 耳机”的组合应用，第一个客户小米已经量产出货，后续几个大客户也会陆续发布。而且第二代手表芯片研发也在有序推进，预计2022年会推出市场。恒玄科技对智能手表市场持乐观态度，未来有望成为和TWS同样产值的市场，所以恒玄科技也在做早期的卡位，希望能复制在TWS市场的成功。
不过智能手表的技术难度要高于智能手环、TWS耳机之类的智能穿戴产品，作为最核心的元器件，主控芯片的制程和工艺对于产品性能和续航起重要决定作用。苹果、联发科、Nordic高通以及国内的瑞芯微多采用单芯片方案，但市面上依然有很多智能手表产品采用的是多芯片方案，比如蓝牙音频SoC+MCU+屏幕驱动IC+电源管理IC+射频IC的组合，这对于电路设计和内部结构优化来说势必会造成不小的挑战。
结语
一款产品和技术的大爆发可能在短短几年，最近几个年头来说，最火爆的莫如TWS耳机和指纹识别，在这两个市场也诞生了不少国内的超新星。但是过往的经验告诉我们，在半导体界，“一招鲜难以吃遍天“，尤其是在消费电子领域，手机的迭代发展就是一个很好的例子。直面智能终端产品这个市场，其技术更新换代速度快，用户需求和市场竞争状况也在不断演变，当局者不仅要受到国际大厂的打压，还面临行业新进入者可能采用的同质化、低价格竞争。
如今TWS蓝牙芯片厂商的多路扩展也是避免进入“一代拳王”困局的一个很好的例子，当市场热度逐渐褪去，半导体厂商必然要考虑向其他的市场扩展，需在技术和市场两个层面都不断向深度和广度两个维度持续发力。TWS芯片的硝烟似乎已经淡了许多，在物联网这个更广阔的池子中的“打拼”或许是下一场重头戏。
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