
核心观点
AirPods引领行业,TWS耳机成为可穿戴新贵:TWS为True Wireless Stereo的缩写,意为真无线立体声。苹果公司作为TWS耳机的引领者,在2016年推出初代Airpods后,于2019年进一步推出大改版的AirPods Pro,该款耳机采用SiP封装,提高内部集成度,引入主动降噪等新功能。AirPods的持续成功,为业内厂商展现了TWS耳机的巨大发展机遇,各大厂商纷纷跟进。然而早期受限于技术积累不足和苹果的专利壁垒,非A系TWS耳机连接性能、续航和价格不佳。而后,伴随着主控芯片技术的不断成熟,市面上非A系TWS耳机产品的连接性能大为改善,续航提升,价格下沉,用户体验大为优化,为行业爆发奠定了基础。
长线成长空间广阔,硬件升级+生态建设双护航:随着TWS耳机逐步为用户所认可,出货量不断加速提升,2016年-2019年TWS耳机出货量分别为918万、2000万、4600万和1.29亿部。虽有疫情影响,但我们对2020年仍保持乐观,预计全年出货2.1-2.2亿部。就品牌竞争格局来看,AirPods在2019年Q4仍保持了41%的市占率。虽然非A系市占率达到了59%,但竞争格局较为分散,如小米2019年Q4出货量位居第二,但市占率仅为8%。当前TWS耳机竞争格局与当年的山寨机群雄并起时期颇为相似,如同智能机风口中诞生的高通、MTK,我们认为以TWS耳机产业发展为契机,未来IoT产业中也将诞生同样级别的芯片巨头。市场空间方面,目前苹果阵营TWS耳机渗透率已达11%,我们预计2020年末达20%;而安卓阵营的TWS耳机渗透率仅有2%,年末渗透率将增至5%,后续仍有广阔的成长空间。
价位段方面,据GFK统计,目前千元以上价位段占据了过半的市场空间(销售额);而白牌产品云集的500元以下价位段贡献了最多的出货量。我们认为这种两极分化格局将在未来有所松动:白牌产品价格低廉,可助力渗透率提升,培养用户习惯。而用户在尝鲜之后,还是会消费升级,选择性能更好,增值服务更齐全的产品。而旗舰厂商亦在推动全价位布局,以覆盖更多的目标客户,TWS耳机的价位段将向中间集中。
展望未来,TWS耳机的硬件开始趋于同质化,各厂商将就内容和软件的深度开发展开差异化竞争。我们更看好智能手机龙头品牌的综合优势,其软硬件生态可为用户带来良好体验。
从主控芯片技术发展趋势,看未来竞争格局:蓝牙主控芯片是保证TWS耳机连接低延时和稳定的幕后英雄。2016年,蓝牙协议从4.0演进至5.0,为主控芯片的成熟打下了技术基础;后续为解决双耳连接问题,各大芯片厂开发出了诸多方案,主要有以下三大流派:(1)监听类方案,以苹果Snoop,恒玄IBRT及络达MC Sync为代表;(2)转发类方案,以恒玄早期的LBRT转发方案为代表;(3)双传类方案,以高通TWS+方案和华为A1方案为代表。除连接性外,功耗改善及价格下沉也助力TWS耳机的渗透率提升。展望未来,TWS主控芯片仍将持续创新,降噪功能将进一步普及,LE Audio望成为主流方案。
就主控芯片厂商的竞争格局来看,芯片供应商的头部集中趋势相比TWS品牌商更为明显,且各厂商均有差异化的目标市场。如服务于主流安卓厂商的恒玄、高通,与服务其他第三方品牌的珠海杰理、中科蓝讯、瑞昱等。然而我们认为随着TWS产业的发展,这种界限分明的两极分化格局终会被打破,龙头供应商将更多的拓宽产品线,覆盖更多市场。
不仅是蓝牙,TWS背后的产业链分析:TWS耳机产业链主要有元器件、ODM、品牌商三大部分;具体到元器件,细分下来有主控芯片、存储器、电源管理IC、电池、声学器件、传感器等。我们认为在TWS耳机快速增长的当下,除了主控的蓝牙芯片外,其他各个环节亦值得关注。
存储器:根据主控芯片方案不同分为内置式和外挂式两种,其中恒玄、络达、瑞昱、杰理等方案商采用内置式Flash,而苹果、高通、海思采用外挂Flash方案。伴随着国内存储器的崛起,兆易创新、普冉半导体、芯天下等公司成为该领域的主流供应商。
电源管理IC:TWS耳机作为一款便携电子产品,电源管理芯片在向高集成度、小体积发展,2019年钰泰半导体提出了应用于充电盒的Power SOC设计,以取代传统的MCU加分离式电源控制芯片组合的方案。目前已有漫步者、JBL等品牌大量采用。而其他国内厂商,如矽力杰、英集芯、思远等诸多厂商也开始跟进。
电池:TWS耳机电池主要有针状电池和扣式电池两类。Counterpoint预计,2020年微型电池市场将实现90%的增长。其中扣式电池能量密度更高,相同体积可以提供更大的容量,为最新的TWS耳机广泛采用。目前扣式电池的供应商主要是德国Varta,国内竞争者则有亿纬锂能、鹏辉能源和紫建电子。
晶振:TWS耳机体积小,集成度高,电路板空间有限,往往较多采用24MHz/26MHz/32MHz的3225/ 2016/1612贴片晶体,具有小型化、高精度、低功耗、低老化特点。随着TWS耳机的快速发展,诸如主动降噪、骨传导等许多高端功能的实现都需要用到石英晶振。其中大陆晶振领域龙头泰晶科技已打入恒玄及络达的产品方案。
声学:TWS耳机的声学系统分为三部分:MEMS麦克风、音频IC、微型扬声器。(1)MEMS麦克风市场的主要参与者有国内的歌尔股份、瑞声科技,和美国的楼氏等。(2)音频IC即音频编解码芯片,主要有Cirrus Logic、TI、ADI、高通等。(3)微型扬声器方面,以歌尔股份和瑞声科技两大电声巨头为代表。
ODM:除上述元器件外,OEM/ODM业务也是整个产业链中价值量聚集的一环。TWS耳机的整机复杂程度高、工艺难度大,需要模组厂在声学设计、结构设计、精密模具等领域具备相当的实力。目前主流的TWS耳机ODM厂商有立讯精密、歌尔股份、佳禾智能、共达电声等。
SiP:Airpods Pro导入了2D SiP方案,可在SOC芯片高集成度的基础上,进一步集成容阻感等周边器件,实现小体积、轻量化,并简化系统设计和验证流程,使总体成本减少。环旭电子、长电科技、立讯精密、歌尔股份等公司皆已在SiP领域积极布局。
行业评级:TWS耳机作为近期市场热点,在过去的一年中经历了爆发式增长。近期有疫情影响,但仍不改其景气度向好态势,我们预计2020年全球出货2.1-2.2亿部,其中苹果0.9-1亿部,非A厂商1.2亿部,对应苹果阵营20%渗透率和安卓阵营5%渗透率,长线成长空间可观。我们认为TWS耳机产业链中重要性最高的是其蓝牙主控芯片环节,恒玄科技、珠海杰理、络达等厂商已提前布局占据了先发优势。而存储器、电源管理IC、电池、晶振、声学器件、ODM、SiP等环节亦值得重视。综上,我们坚定看好TWS耳机在未来几年的成长性。给予 “看好”评级。建议关注立讯精密,歌尔股份,环旭电子,兆易创新,圣邦股份,泰晶科技,及拟上市公司恒玄科技。
风险因素:疫情持续时间过长,影响需求;TWS耳机渗透进展不及预期;芯片技术进步不及预期;LE Audio等新技术开拓不及预期。

AirPods引领行业,TWS耳机成为可穿戴新贵
AirPods横空出世,全新定义TWS耳机
TWS为True Wireless Stereo的缩写,意为真无线立体声。传统的无线蓝牙耳机有头戴式、挂脖式等,两个扬声器之间都有线材或头梁连接,体积较大,携带不便,而TWS真无线蓝牙耳机则是真正做到了“无线”。早在2015年,日本安桥公司便已在IFA展上推出具有两个独立耳塞、中间无任何线材连接的真无线蓝牙耳机,但当时并未引起广泛关注。主要原因在于其连接、续航及音质表现均不佳。
2016年9月8日,苹果公司于秋季新品发布会上发布了AirPods,使得TWS耳机真正意义上进入公众视野。同时,苹果在当届发布会上还发布了首款没有3.5mm耳机孔的智能机iPhone 7。这两款产品均是对过往消费电子产品形态的巨大革新,引领了后来的产品形态创新。

作为首款取消3.5mm耳机接口的智能机,iPhone 7通过减少手机外部接口,创新性地解决了智能手机易进水的缺陷,同时支持IP67级别的防水功能。据IDC统计,2019年内IP68防水等级的手机占比已达13.02%,而2017年这一比例仅为6.06%。此外,3.5mm耳机接口模块的移除,也大为节省了手机内部空间,iPhone7利用手机内部多余出来的空间放置了一枚Taptic Engine震动马达,带来了更好的震动效果。
更大的手机内部空间和更好的防水功能使得其他手机厂商纷纷效仿,至今大部分的中高端机型已不再带有3.5mm耳机接口。这一趋势为TWS耳机带来强劲的市场需求,而TWS耳机的成熟也为手机无孔化发展提供了动力。

从用户体验角度来看,传统耳机的线材易缠绕,收纳和携带不方便,功能单一,而相比之下,TWS耳机具有诸多优势:(1)无线材,简化连接方式。TWS耳机不需要像传统有线耳机一样插上音频线,也避免了传统蓝牙耳机线材摩擦带来的听诊器效应,彻底的无线化使其可以实现取出即用,自动连接。(2)体积小,便携,易收纳。相比于传统有线耳机的线材易缠绕,头戴式蓝牙耳机的体积庞大,TWS耳机不仅轻便小巧,而且自带具有收纳功能的充电盒,易于随身携带,充电盒还能给耳机提供更长的续航时间。(3)多重传感器智能控制,语音助手的新入口。TWS耳机大多内置运动加速传感器、光学传感器、语音加速传感器等,能做到自动暂停、自动断连、触摸操控,更可作为语音助手接入口,极大提升了用户体验。

2
苹果公司持续引领,非A系公司快速跟进
AirPods作为苹果公司2016年的压轴产品,自发布后仅用时一个月就以26%的市占率成为美国销量最高的耳机。此外,AirPods还带动了无线耳机的销售热潮,根据Slice intelligence 数据,2016年底,美国电商耳机市场中无线耳机占比大幅提升至75%,显现出对传统耳机的强劲替代趋势。

2019年3月和10月,苹果又相继推出了AirPods2和AirPods Pro。两款产品都搭载了新一代H1主控芯片。其中AirPods 2更新了语音控制和无线充电功能。AirPods Pro引入了SiP封装,进一步提高了内部元器件集成度,利用节省出的空间,加入更多的传感器和芯片,实现了主动降噪功能,并且缩小了耳机整体尺寸,增加了其便携性,AirPods Pro还通过结构改进实现了IPX4级别的抗汗防水。一系列增值功能的引入是AirPods系列产品迈向高端耳机的重要一步,此外,苹果亦有望于2020年内发布全新的头戴式AirPods及入门款AirPods。

摆脱了传统耳机物理连接的束缚,AirPods展现了有线耳机和传统蓝牙耳机难以比拟的便捷舒适。市场也证明了这款产品的成功,苹果公司在传统手机业务销量表现疲软的情况下实现了可穿戴设备营收的高速增长,2020年第一季度可穿戴设备营收达总营收的10.9%,同比增长36.9%,成为公司成长的主要驱动力。

AirPods的成功,成功开拓了一款IOT新品类,也为业内厂商展现了TWS耳机的巨大发展机遇。三星、华为、小米、OPPO、vivo等安卓手机厂商快速跟进,SONY、BOSE、森海塞尔、漫步者等传统音频设备厂商,乃至爱奇艺、网易等互联网公司也纷纷推出自己的TWS耳机产品,还有部分专门生产TWS耳机的初创公司应运而生。
我们在此统计了2017-2020年间,各主流品牌厂商的TWS耳机产品。可见业内公司均在积极布局TWS耳机市场,新品发布不断加速,呈现百花齐放的态势。(1)手机厂商:华为、小米等手机品牌注重与自家智能手机等产品的适配,以TWS耳机作为自家语音助手交互入口,优化多场景应用将TWS耳机融入自家智能产品生态圈;(2)传统音频厂商:森海塞尔、铁三角等传统高端音频厂商则在其TWS耳机产品上发扬一贯的音质优势,支持高清音频编码;(3)互联网公司:爱奇艺、网易云等互联网公司则依靠与自家互联网产品的联动推出耳机硬件。

同时通过上表统计可见,除苹果外,其他TWS耳机厂牌自2018下半年起进入新品爆发期。那么为何2018年之前少有非苹果TWS耳机面世呢?
我们认为,TWS耳机需要把原有的信号接收模块、解码放大模块、通讯模块以及电池等零部件全部装近拇指大小的设备中,还要保证连接性和一定的音质效果,具有体积小、集成度高、技术难度高等特点。相比其他厂商,苹果公司早在数年前就已提前布局TWS耳机领域,并持续投入研发。通过查阅美国商标专利局网站,可见苹果公司在2010年起就在不断申请无线蓝牙耳机专利,并在2015年10月注册了AirPods品牌商标。

苹果公司对TWS耳机的提前布局,为AirPods赢得先机。而非A系公司看到了商机后,也积极布局,但受制于技术积累不足,早期产品市场表现不佳。2018年前,市场上TWS耳机产品屈指可数,且价格昂贵,首发价格都在千元以上,部分产品超过两千元。同时受技术限制,大部分非A系TWS耳机受限于蓝牙传输方案不成熟,存在频繁断连、高延迟的连接问题,并且续航较短、左右耳耗电不均,这些问题也导致用户体验欠佳。
然而随着TWS耳机技术的不断成熟,市面上非A系TWS耳机产品的连接性能大为改善,续航持续提升,价格逐渐下沉。为TWS耳机的爆发奠定了基础。我们对TWS耳机的发售节奏做进一步分析可见,2018年下半年之后,非苹果TWS耳机大量发售,且价格大多在1000元以下。同时间段内,续航时间超过6小时的产品开始出现,部分产品续航时间高达八、九小时。进入2019年,新发售产品的续航时间就再无低于三小时。配合充电盒使用时间,大部分TWS耳机使用时长可超过20小时,甚至有产品超过60小时。此外,近期发售的新款TWS耳机中,主动降噪、防水、防汗等功能也开始逐渐普及,大幅提升了产品的用户体验。

二
长线发展空间广阔,硬件升级+生态建设双护航
出货量快速爬升,2020年持续增长
随着性能的改善,用户体验的提升,TWS耳机越来越多的为用户所认可,出货量不断加速,呈现爆发式增长。据Counterpoint统计,2016年全球TWS耳机出货量为918万部,主要由初代AirPods贡献;后续伴随着AirPods新品迭代及非A公司切入市场,TWS耳机的出货量增幅不断扩大,2017-2019年出货量分别为2000万、4600万、1.29亿部,对应YOY分别为118%,130%和179%。连续三年实现一倍以上的强劲增长。就季度数据来看,2019年Q1-Q4 TWS耳机出货量分别为1750万、2700万、3300万和5100万部,呈逐季加速态势。

展望2020年,虽有疫情影响,但我们对TWS耳机市场仍保持乐观,主要原因如下:
(1)供给端:亚马逊,谷歌和微软等技术巨头有望进入真无线可听设备行业,通过平台化战略推动行业标准化;而三星,小米和华为等现有的智能手机巨头也将继续拓展业务,开发TWS耳机新品。
(2)需求端:2016、2017年购买第一代产品即将淘汰,消费者的更新换代需求将飙升,迎来第一阵换机潮。
(3)技术面:LE Audio低功耗音频技术标准发布,多重串流音频(Multi-Stream Audio)将允许智能手机等单一音频源设备向多个音频接收设备间同步进行多重且独立的音频串流传输。这意味着蓝牙连接将从根本上支持低延迟的双耳同传,彻底解决了低延迟连接方案的技术难题。
在上述因素的推动下,可以预见TWS耳机市场规模仍将保持稳步增长,我们预计2020年TWS耳机出货量将达到2.1-2.2亿部,5年平均年复合增长率约120%。

2
众多厂商入局,先发玩家崭露头角
就品牌竞争格局来看,苹果树立了TWS耳机价位段及性能的标杆,安卓系品牌也在快速扩张中。据Counterpoint统计,2019年全年TWS耳机出货量前三名分别是苹果,小米和三星,占比分别为47.1%,6.1%和5.8%。
季度数据方面,2019年Q1-Q4,全球TWS耳机出货量分别为1750万、2700万、3300万及5100万部,其中AirPods系列占比分别为60%、53%、45%及41%。AirPods Pro的推出后大受欢迎,供不应求,推动销量稳步增长。而安卓阵营的性价比优势凸显,但格局较为分散。以小米为代表,公司产品主打LHDC蓝牙解码高清音质,再加之368元的亲民定价,一经推出销量迅速增长。目前公司市占率位居全球第二,2019年Q4占比为8.0%,但相较苹果仍有较大差距。

分价位段来看,单价100美元以上的高端市场主要由苹果和三星领导,二者的市占率分别为70%和7%,华为的Freebuds系列也定位在这一价位;而单价100美元以下的市场龙头则是小米,市占率为19%,随后是一些传统音频品牌QCY、漫步者、JBL等。

我们在下文中列出了2019年Q2和Q4的品牌市占率,二者对比可见,不少品牌的市场占有率有所下降,表明越来越多的厂商加入了TWS耳机市场的角逐。与苹果拥有完整封闭的生态不同,安卓手机用户的TWS耳机选择众多,除主流手机品牌外,还有众多南方小厂入局,各厂家展开激烈竞争,大量竞品涌现。

当下TWS耳机的格局与当年山寨机群雄并起之时颇为类似,当年山寨机时代成就了MTK的霸权,如今,随着恒玄、络达、瑞昱等芯片厂商的双耳传输方案落地,2019年下半年TWS耳机的井喷之势不逊当年山寨机的辉煌。低线市场、渠道下沉,使早期苹果高端用户率先使用的TWS耳机走近了更多普通消费者,打开了更大的市场需求。我们认为,以TWS耳机产业发展为契机,未来IOT产业中也将诞生出智能机产业高通,MTK级别的芯片巨无霸。
3
安卓阵营TWS渗透率仅有2%,成长空间可观
从市场空间来看,我们预计2020年内,全球iPhone存量将超10亿。而AirPods 2017-2019年总出货量约1亿1千万部。所以目前AirPods的产品渗透率约为11%。
同时据爱立信统计,当前全球市场共有56亿智能机签约用户,除去iPhone外安卓手机总装机量约为46亿部。非A公司的TWS耳机2017-2019年总出货量约9000万部,所以目前安卓机的渗透率约为2%。相比之下,安卓市场的用户基数更大,TWS耳机也有更广阔的成长空间。

展望2020年,虽然疫情会一定程度影响市场消费力,但以AirPods为代表的TWS耳机仍将持续放量,我们预计AirPods全年出货量在0.9-1亿部之间,在不考虑耳机换新的情况下,渗透率提升至20%。而非A系TWS耳机总出货量预计1.2亿部,对应新增的安卓智能手机约10%的渗透率,总体渗透率达到5%,仍有可观的市场空间。
4
低端产品升级,旗舰厂商全价位布局,两极分化不再
2019年TWS耳机行业爆发式增长,各厂商纷纷推出其代表性产品。横向对比可见,各家产品在主控芯片性能、续航、尺寸、重量、防水、降噪、无线充电等性能规格上均有一定差异。如定位高端市场的苹果、索尼;定位中端市场的华为、三星;定位平价市场主打性价比的小米等。

从价位段来看,TWS耳机的价格分布呈两极化态势。其中1000-2000元是中高端品牌的主战场,2019年Q2中国TWS耳机市场上,该价位段以15%的销量占据55%的销售额。而200元以下价位段是白牌产品的阵地,随着TWS耳机市场放量白牌产品发展迅猛,2019年Q2,该价位段产品以63%的销量占据19%的销售额。

产品均价方面,据GFK统计,2017-2019年全球TWS耳机市场规模分别为20亿,57.76亿和102.09亿美元,ASP分别为100美元,126美元和85.08美元。可见TWS耳机的单价在2019年有较为明显的降幅,这恰与前文中描述的,白牌TWS耳机在2019年快速放量,带动了整个耳机市场均价下行的情况相吻合。

不过,目前不少白牌公司产品仅具基础功能,实际上的用户体验不佳。但其价格低廉,可助力渗透率提升,培养用户习惯。而用户在尝鲜之后,还是会消费升级,选择性能更好,增值服务更齐全的产品。众多白牌厂商如要塑造口碑,长远发展,还需提升产品质量;否则会被综合体验更好的龙头厂商挤占市场份额。这一趋势下市场集中度会持续提升,低端产品的均价会逐步上移。
同时,市场上也有另一发展趋势,即旗舰龙头的全价位段布局。2019年内,千元以上的TWS耳机依旧贡献了整个市场过半的销售额,我们认为这是因为TWS耳机初期是作为轻奢消费电子推向市场,定位中高消费用户。然而随着TWS耳机市场的成熟,受众逐渐扩大,厂商需要进一步覆盖更多的目标客户。以苹果公司为例,公司或将推出入门款AirPods,主动下探价格,布局中低价位段。因此,当前的产品价位两极分化格局将逐渐松动,介于二者之间的中间价位段有望成为市场的主体。
5
从硬件迈向生态,TWS差异化的未来
过去数年间,苹果持续引领TWS耳机的产品创新,降噪、防水、语音控制等功能均是苹果公司首创。但随着供应链工艺的完善成熟,各TWS耳机品牌正快速跟进,产品渗透率提升的同时,技术也在持续下沉。我们预计,未来市场将趋于成熟,降噪、防水、语音控制等增值功能也会广泛普及,主流产品都能实现较好的连接和续航表现。TWS耳机将在硬件功能上趋于同质化,各品牌将通过内容和软件的开发进行差异化竞争。
在这一趋势下,我们更为看好HMOV等龙头手机品牌的TWS耳机发展。目前TWS耳机市场群雄并起,众多小厂百花齐放,但未来还是会向拥有广大手机用户群的手机品牌龙头聚集。由于各手机品牌拥有内容及软件开发的优势,可以与自家智能手机形成生态。手机品牌通过深度开发,语音助手,交互设计健康检测等软件内容,将为耳机用户带来良好体验。
以华为为例,其Freebuds 3在连接华为手机后可以自动弹窗、可以从手机反向无线充电、无需额外app即可在系统里设置降噪模式、可智能检测佩戴状态控制播放和暂停、可以智能情景播报自动提示出行信息,这些都是与华为手机搭载的EMUI10操作系统配合深度开发实现的功能,需要手机SoC与耳机主控芯片的配合,这亦是非手机厂商产品无法实现的。

此外,许多手机品牌有意将TWS耳机作为智能手机的出厂标配捆绑销售,手机厂商自有的品牌力和用户群将是他们销售TWS耳机产品的强大优势,届时对其他厂商来说将会面临更大的竞争压力。
而对于传统音频厂商而言,其TWS耳机产品在音质还原、立体声、高保真等领域均有竞争优势。但要配对不同平台的手机使用,在做软件、交互、内容的深度开发时会面临对不同手机兼容性问题,难以提供一致的使用体验。我们认为音频厂商可能的发展方向是高端差异化产品,如Beats、Sony主攻极致音质的高端耳机;而低端廉价产品虽可短期内走量,但长期来看,会淹没在小厂竞争下。
三
从主控芯片技术发展趋势,看未来竞争格局
连接方式是TWS区别于传统有线耳机的本质区别所在,而蓝牙主控芯片则是其幕后英雄。近年来,伴随着蓝牙技术的演进,连接方案的创新以及功耗、成本的改善,主控芯片领域涌现出了诸多明星企业。如恒玄、杰理、络达等。相较TWS耳机品牌商,芯片厂商更有龙头集中趋势。未来伴随着降噪及LE Audio等功能的普及,恒玄等厂商的先发优势将更为明显。那么,我们在本章中将逐一介绍主控芯片的技术趋势,连接方案及竞争格局。
蓝牙技术更迭,优化TWS耳机用户体验
早在2016年,蓝牙技术联盟(Special Interest Group,SIG)就正式推出了第五代蓝牙技术,蓝牙5.0标准比蓝牙4.2标准不仅在通信速度上提升了2倍,通信距离扩大了4倍,通信容量增大了8倍,还优化了IoT物联网底层功能。这为物联网无线通信提供了一个低功耗高效率的解决方案。而支持蓝牙5.0技术的芯片的推出,有利于解决TWS耳机关键的延迟、稳定性、功耗等问题,蓝牙5.0标准应用在TWS耳机上相比于前代有诸多优势:
(1)更高带宽:相比于此前的蓝牙4.2,蓝牙5.0的带宽从1Mbps提高到了2Mbps,实际传输速度为蓝牙4.2的1.7倍,这大大缩短了耳机与手机终端间和主副耳机间同步的响应速度,使得TWS耳机的延迟问题得到较好的解决。
(2)更大功率:蓝牙5.0的发射功率由10dBM升级到了20dBM,这减少了在拥挤的2.4Ghz频段无线设备间的干扰。同时SIG还表示蓝牙5.0将会更有效的规避密集空间内出现的信号阻塞,使得即使在信号复杂的公共区域内也能保持连接的稳定。
(3)更低功耗:在更大的数据吞吐量以及更稳定的信号下,TWS耳机借助蓝牙5.0技术实现了功耗控制的提升,让耳机厂商们得以给TWS耳机加入更多诸如降噪、语音助手等功能以及配置,在保证理想的续航以及可靠的稳定性下,使得TWS耳机拥有良好的使用体验。
在蓝牙5.0的基础上,2019年1月29日,蓝牙技术联盟正式公布了蓝牙5.1标准,新标准可以提高室内定位的精确度,无需wifi辅助即可以实现精度接近厘米级别的定位功能,有利于TWS耳机等可穿戴设备的丢失找回。此外,蓝牙5.1标准还优化了GATT(通用属性配置文件),以提高配对和通信速度,优化了连接体验。如果说蓝牙5.0相比4.2标准是飞跃式进步,那么5.1则是在5.0标准基础上的改良,进一步优化了TWS耳机的无线使用体验。

2
详解各芯片厂商连接方案,三大阵营各有特色
连接方式是TWS耳机与传统蓝牙耳机的本质区别,其核心要点在于低延时和稳定性。传统的蓝牙连接方案只能实现终端与一个音频设备的连接,因此传统无线耳机都是头戴式或挂脖式,左右扬声器之间有线连接,由单主控芯片接收音频信号后分配给左右扬声器。
然而TWS耳机取消了线材的束缚,所以芯片厂商需要另辟蹊径,找寻音频连接方案。在LE Audio未推出之前,蓝牙音频只能实现一对一连接。为解决这一问题,TWS芯片厂商研发了各种技术手段保证手机发出的音频信号能同时传给两只耳机。目前市面上主流的解决方案可分为监听类、转发类和双传类三种。
(1)监听类方案(苹果Snoop,络达MC Sync)
监听(Snoop)方案主要由苹果采用,公司自AirPods一代开始就采用了自研的监听方案,A耳机与手机终端连接后将密钥发给B耳机,B耳机通过密钥监听手机音频信号。而AB两耳机中都有具有完整功能的主控芯片,因此都可以作为主耳机工作,在单耳使用时主从耳机也能实现无缝切换。
苹果的监听(snoop)方案连接方式延迟低,连接稳定,且手机只需发出一个音频信号,无需手机终端硬件和软件的支持,在不同平台之间的兼容性很好,配对不同的手机都有较好的连接表现。

由于苹果对监听方案申请了全方位的专利保护,早期其他厂商不得不采用其他方案另辟蹊径,如转发模式等。直至2019年,络达(Airoha)突破了专利封锁,发布了MC Sync(Multi Cast Synchronization,多发射同步)方案的AB1532芯片,络达MC Sync方案实现方式与苹果的监听方案类似。手机与主扬声器的蓝牙连接搭建完成后,其他每个扬声器再与信号连接。该方案的优势在于连接稳定,支持高解析音频码流。该方案不依赖手机终端支持,对各平台兼容性较好。2019年7月,络达随SNOY WF-1000XM3发布了升级版的AB155X平台,进一步支持了主动降噪和语音控制功能。
(2)转发类方案(传统转发,恒玄LBRT)
早期非苹果阵营的TWS方案为转发模式,即手机发出一路双声道的音频信号,由主耳机接收后再将信号转发给副耳机。该方案采用了2.4GHz蓝牙信号来传送音频,但2.4GHz频段容易被人体吸收,导致穿透性差,并且容易受到WiFi及其他蓝牙信号的干扰。同时由于需要二次转发,音频播放存在较大的延迟,音画不同步现象明显。此外,由于主耳机承担转发信号的作用,功耗更大,主副耳机耗电不均也影响用户体验。
为了解决传统转发模式的延迟问题,国内TWS耳机芯片龙头厂商恒玄于2018年推出了低频转发技术(Low Band Retransmission,简称LBRT)的BES2300系列芯片,手机将一个双声道的2.4GHz蓝牙音频信号发送给主耳机,主耳机则通过磁感应线圈向副耳机发送一个低频磁感应转发信号。传统的转发模式延迟高,穿透力差,而恒玄主打的低频磁感应信号穿透性好,响应快,不易受到其他2.4GHz信号干扰,因此延迟较低,能避免音质损耗。恒玄的LBRT转发方案可大幅降低功耗,并且可以外接各种传感器和存储器,不过需要在耳机中加入低频天线。

恒玄的低频转发方案绕开了苹果专利封锁,提供了更高性价比的低延迟蓝牙连接方案,在华为Freebuds 2及小米TWS耳机中采用。同时这一方案不需要手机SoC的适配支持,对不同的手机平台都能实现较好的兼容性。

(3)双传方案(高通TWS+,华为A1)
高通早期采用的是2.4GHz的TWS转发方案,2018年2月,高通推出了基于QCC5100系列芯片的TWS+(TrueWireless Stereo Plus)技术,由手机终端发出两个独立的左右声道音频信号至左右两个耳机。这种双传方案是一种Q-to-Q的连接技术,需要手机端蓝牙芯片的支持,只能在搭载骁龙845、670、710及其之后的芯片的手机上实现,在其他平台上耳机则会转为传统的高延迟的转发模式。虽然兼容性相对较差,但是得益于高通在手机SoC市场上较高的占有率,这种方案也有一定的受众。
华为早期的TWS耳机采用的是恒玄的方案,2019年9月,华为发布了新TWS耳机Freebuds 3,搭载了最新的麒麟A1芯片,采用自研双通道同步传输技术,与高通TWS+技术类似可以实现左右耳机分别从手机获得左右声道蓝牙信号。该芯片是首个通过认证的BT/BLE双模蓝牙5.1 SoC,但也需和麒麟SOC配套使用。

我们在此将上述三大类方案的优缺点做横向对比分析。可见除传统转发外,目前市面上的主流芯片方案均已解决了连接延迟,稳定性的问题。但兼容性方面,主流的双传方案如高通TWS、华为A1需配合对应的手机SOC使用。

3
功耗改善+价格下沉,为TWS耳机发展蓄力
除连接性外,功耗也是TWS耳机芯片的重要参数,功耗降低会提高续航表现,提升用户体验;此外芯片单价的下降也会助力渗透加速。
(1)续航
目前市场上的TWS耳机大部分都能实现3个小时以上的续航,更有甚者如Samsung Galaxy Buds+实现了长达11小时的续航。耳机的续航时间与芯片功耗息息相关。过去的蓝牙芯片功耗普遍在20mA左右,杰理型号为AC6936d的蓝牙耳机芯片将功耗降至6mA,恒玄的BES2300型芯片功耗则低至4mA,高通的QCC5144型芯片功耗则为5mA,跟过去20mA的功耗相比,带来的续航提升是质的飞跃。未来更低的功耗方案的开发也将成为芯片厂商的核心竞争力之一。

(2)价格
随着越来越多的厂商进入,TWS蓝牙芯片的价格不断下沉,目前高通、恒玄、络达等厂商TWS蓝牙芯片单价低至1-2美元,而主打性价比的芯片供应商如大陆的杰理、中科蓝讯和台湾的瑞昱提供的TWS蓝牙耳机芯片价格已经降到1美元以下,这也是2019年下半年白牌TWS耳机爆发式增长的原因之一。这两家厂商的出货量也因此飙升,一度高达50KK左右。
2019年10月,杰理、中科蓝讯TWS蓝牙耳机出货量占市场60%以上,成本不到1美元的廉价TWS芯片占据了市场的大部分,芯片价格的不断下沉带来了非A系TWS耳机成本的下降,助力渗透加速,安卓系TWS耳机将有望以更快的增速占据更大的市场份额。

4
降噪和LE Audio是未来升级方向
当前的TWS耳机已经基本实现了较为稳定快速的连接,不过考虑到作为一款便携耳机产品,其应用场景常常是户外和公共场所,仅有连接性能是不够的。在噪声过大或信号不佳时保证通话质量,是提升用户体验的关键因素。展望未来,降噪功能将逐渐向中端机型普及,可实现低码率高音质传输的LE Audio协议有望成为未来的主流方案。
(1)降噪(主动降噪+通话降噪)
主动降噪主要用于播放音频,通过耳机监听检测环境噪音,然后发出相位相反强度相等的声波,二者叠加后噪音被抵消。要实现这样的功能耳机需要一个外向式麦克风用于接收环境噪音,而对信号的处理需要一定的时间因此需要靠主控芯片通过一定的算法对未来噪音进行一个预测,然后在噪音到来的同时播放一个相反的声波将其抵消。部分高端产品还有一个内向式麦克风,用于监听实际播放的声音,进行反馈,实现进一步的校准和优化。目前苹果、络达、恒玄、高通、瑞昱等厂商的最新TWS芯片均已经支持主动降噪功能,这也是各家厂商提升用户使用体验的发力点。

除了在播放音频时实现降噪以外,通话降噪功能也必不可少。通话降噪旨在当用户说话时,有选择的输入用户的说话声、过滤环境噪音,使得通话的对方能更清楚的听见用户的说话。不过相较主动降噪,通话降噪更为普及。目前市面上主流的通话降噪技术为双麦降噪方案。其原理是通过两个麦克风捕捉语音信号,将其他环境音过滤。一般而言,TWS耳机柄末端的通话麦克风由于更靠近嘴部所以接收到的说话声会比外向式麦克风接收到的要大的多,而环境噪音的声源离两个麦克风的距离都差不多因此两个麦克风接收到的环境噪音强度几乎相等,两个麦克风之间的差分放大器则是将两个麦克风接收到的信号相减并放大,接收强度相差不多的环境噪音就被过滤掉,留下了强度差距较大的说话声,从而保证了通话的清晰。部分高端产品还进一步通过内置的语音加速传感器检测人的肌肉和骨骼振动,来判断人何时在说话,从而实现更好的拾音效果。
而另一种方案为AI通话降噪技术,2018年由大象声科提出的一种单麦克风通话降噪方案,将计算听觉场景分析理论(CASA)与深度学习技术相结合,能够实时分离人声和背景噪声,从环境噪音中提取清晰人声。OPPO的TWS耳机产品OPPO Enco Free所采用的声加科技的SVE AI双麦降噪技术更是将二者结合起来,将深度神经网络与双麦克风波束成形技术相结合,实现了可观的降噪效果。

(2)低功耗音频LE Audio
2020年1月7日,蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group,简称SIG)在拉斯维加斯举办的CES2020上发布了新一代蓝牙音频技术标准——低功耗音频LE Audio。

LE Audio 将采用全新的低复杂性通信编解码器(Low Complexity Communication Codec, LC3),以提供实现更高的音质和更低的功耗。相较于原有Classic Audio的SBC编解码器,LC3将能够提供更高的音质,在比特率降低50%的情况下仍能保持音质不损失。更低的传输的码率需求也意味着更低的能耗,这能大大延长音频设备的使用时长,而在续航充足的情况下,开发者可以采用更小的电池,来减小耳机体积和重量。
LE Audio的多重串流音频(Multi-Stream Audio)将允许智能手机等单一音频源设备向单个或多个音频接收设备间同步进行多重且独立的音频串流传输。这意味着TWS耳机将无需额外的技术就能直接实现双耳同传,提升连接的稳定性,降低延迟。蓝牙音频协议从协议架构上直接支持双耳传输将成为TWS耳机行业的拐点,蓝牙芯片的竞争格局将随之改变,苹果对其Snoop监听技术的专利封锁将失去意义,TWS耳机芯片的技术门槛将有所降低,助力非苹果的TWS耳机渗透加速。可以预见,基于LE Audio蓝牙音频技术的TWS耳机连接方案的开发将成为未来的主要升级和竞争方向。
在LE Audio领域,国内芯片设计公司龙头汇顶科技率先布局。2020年1月7日,汇顶科技携手一加科技,在美国拉斯维加斯CES2020会场上演示了应用于TWS真无线耳机的创新Bluetooth LE音频解决方案。该方案应用了汇顶科技的Bluetooth LE音频和入耳检测及触控技术,全面支持蓝牙5.1标准和下一代Bluetooth LE的ISOC(isochronous)架构,为真无线耳机市场带来了面向未来的创新解决方案。

汇顶科技Bluetooth LE音频技术不但具有超低功耗特性,搭配创新软件算法,还可实现一系列差异化功能:无线多路同时连接,使左右耳塞可被快速识别与适配且音频同步,确保了双耳传输的稳定连接和功耗平衡;超低下行链路延迟,实现低延时音频传输;支持LC3标准编解码算法,带来更佳的音质享受;此外,全新发布的Bluetooth LE音频标准框架,可满足游戏、音频共享等不同应用场景需求。该方案还应用了超低功耗、超小尺寸的全电容式入耳检测和触控二合一芯片,可在耳机上实现精准佩戴检测,单双击和上下滑动等智能交互操作。
5
从品牌合作看主控芯片竞争格局,头部集中趋势凸显
TWS耳机市场的火热让多家芯片厂商在蓝牙音频SoC上竞相角逐,不断推出各种蓝牙真无线方案。有芯片自研能力的大牌倾向于使用自研芯片以期获得对自家产品最好的优化,如苹果和华为;中高端市场的芯片供应商主要有国外的高通和大陆的恒玄;其他市场主要玩家是台湾的瑞昱、络达和大陆的杰理。
从品牌合作上来看,除始终使用自研芯片的苹果外,其他主要厂商均有各自偏好的合作伙伴。据信达电子产业链调研,华为早期产品采用恒玄的芯片,最新的Freebuds 3使用了自研A1芯片;小米主要采用恒玄和瑞昱芯片,少量产品采用高通芯片;OPPO主要采用恒玄芯片;vivo主要采用高通芯片;三星则始终与博通合作。国外的声学品牌大多采用高通芯片,近期也有少量产品开始采用国产供应商的芯片,如JBL在其新品TUNE 120中采用了恒玄的BES2000。
其他中小品牌也有众多的芯片供应商选择。大陆有珠海杰理、中科蓝讯,台湾也有瑞昱和原相,他们的TWS蓝牙芯片较为低价,上述芯片厂商共同支撑起了2019年TWS耳机市场的迅速增长。

我们整理了目前主流的TWS耳机厂商芯片方案,可以看出目前主流的音频方案几乎都支持了蓝牙5.0标准,更有部分产品已经开始支持最新蓝牙5.1标准。
相比TWS品牌商的百花齐放,芯片供应商的头部集中趋势更为明显,且各厂商均有差异化的目标市场,如服务于主流安卓厂商的恒玄、高通,与服务其他第三方品牌的珠海杰理、中科蓝讯、瑞昱等。然而我们认为随着TWS产业的发展,这种界限分明的两极分化格局终会被打破,龙头供应商将更多的拓宽产品线,覆盖更多市场。

四
不仅是蓝牙,TWS背后的产业链分析
TWS耳机产业链主要有元器件、ODM、品牌商三大部分,具体到元器件,细分下来有主控芯片、存储器、电源管理IC、电池、声学器件、传感器等。我们认为在TWS耳机快速增长的当下,除了主控的蓝牙芯片外,其他各个环节亦值得关注。


存储器
TWS耳机为了存储更多固件和代码程序,每只耳机需要一颗NOR Flash,NOR Flash的特点是芯片内执行,这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。根据主控芯片方案不同分为内置式和外挂式两种,恒玄、络达、瑞昱、杰理等方案商采用内置式Flash,而苹果、高通、海思采用外挂Flash方案。市场上主流的NOR Flash厂商有兆易创新、旺宏、华邦、普冉半导体、武汉新芯等。
目前,TWS耳机的NOR Flash存储容量最高支持128Mb,以苹果AirPods 2为例,早期产品搭载了两颗美国Adesto生产,型号为25SL 128A的128Mb NOR Flash。而伴随着国内芯片厂商的崛起,兆易创新在2019年成功取代了海外竞争对手,成为苹果AirPods 2及AirPods Pro的NOR Flash一供,并占据了绝大部分份额。
对于非A厂商而言,当下主力出货的TWS耳机采用的NOR Flash容量则相对较小一些,外挂方案容量从16Mb到64Mb不等。而出货量最大的低价TWS芯片更多采用内置的NOR Flash,其容量往往仅有4Mb和8Mb,如络达科技AB1552x系列TWS芯片采用了4Mb的内置式Flash。不过,随着主动降噪、语音控制等附加功能的普及,将需要越来越大的Flash容量,主流NOR Flash容量将有望走向64Mb甚至256Mb。

2
电源管理IC
续航及充电表现对于TWS耳机的使用体验至关重要,电源管理IC在这其中就扮演了关键作用。TWS耳机和充电盒都需要电源管理IC,以OPPO Enco Free为例,下图展示了其充电盒电源管理IC(TI BQ25619)和耳机电源管理IC(TI BQ21061)。充电盒里面电源管理IC既要负责降压输入为充电盒内部电池充电,还需要负责充升压输出为耳机充电。此外还肩负安全防护、电量显示、低功耗待机,部分产品还要支持无线充电功能。耳机电源管理IC则需要快速准确地为小型电池充电,更重要的是为系统提供稳定电压来实现最佳的系统运行。

TWS耳机作为一款便携电子产品,电源管理芯片也在向高集成度、小体积发展,2019年钰泰半导体提出了应用于充电盒的Power SOC设计以取代传统的MCU加分离式电源控制芯片组合的方案,通过一颗单芯片的电源控制芯片就能实现充电、放电、电量显示、保护、低功耗待机等功能。目前已有漫步者、JBL等品牌大量采用钰泰的充电盒方案。

除前文提及的德州仪器及钰泰外,TWS电源管理IC这片新市场还吸引了不少电源芯片原厂入局。2020年初,三星针对TWS耳机推出了多合一电源管理IC MUA01和MUB01。而其他国内厂商,如矽力杰、英集芯、思远等诸多厂商也都提出了各自的解决方案。我们亦会密切关注未来竞争格局的演变。
3
电池
TWS耳机电池主要有针状电池和扣式电池两类。针状电池是一种早期的方案,以AirPods系列为例,AirPods 2采用了LG生产的针状电池,容量为25mAh,可提供5小时续航。而AirPods Pro由于加入了主动降噪等新增功能,提高了功耗,需要更大的电池容量。
AirPods Pro搭载了一颗来自德国Varta的扣式电池,容量为50mAh,能给功耗升高了的AirPods提供4.5小时的续航。相比于旧式的针状电池,新式的扣式电池能量密度更高,相同体积可以提供更大的容量,为最新的TWS耳机广泛采用。此外,针状电池形状细长,往往放置在耳机的尾部,而豆式电池则一般置于耳机腔体内,重心上移,对于佩戴后的稳定性有一定提升作用,也有利于耳机体积体积的减小。

由于2019年TWS耳机销量的迅猛增长,也带来了电池需求的暴涨。Counterpoint预计,2020年微型电池市场将实现90%的增长。2019年扣式电池占市场份额的百分之25%,2020年这一份额将上升至57%,而针状电池市场份额将从48%下降到18%。用于低端设备的袋装聚合物电池将继续保持四分之一左右的市场份额。
目前扣式电池的供应商主要是德国Varta,国内竞争者则有亿纬锂能、鹏辉能源和紫建电子。德国Varta的电池价格在20-30元/颗,而国产电池价格普遍在10-13元/颗,对应2020年预计共50亿元的市场空间。针状电池的供应商主要为LG,随着微型电池市场的结构升级,LG也在拓展扣式电池产品线。
供应关系方面,Varta的主要客户是苹果、三星;亿纬锂能的主要客户是三星;鹏辉能源的主要客户是JBL;紫建电子的主要客户是华为、小米、漫步者等。

4
晶振
石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件,是一种高精度和高稳定度的振荡器,被作为频率发生器广泛使用,为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。耳机电路中的滤波器、振荡器,谐振器都需要晶振的工作都需要晶振提供基频。TWS耳机体积小,集成度高,电路板空间有限,往往较多采用24MHz/26MHz/32MHz的3225/ 2016/1612贴片晶体,具有小型化、高精度、低功耗、低老化特点。
随着TWS耳机的快速发展,诸如主动降噪、骨传导等许多高端功能的实现都需要用到石英晶振。尤其是对于贴合性较低的半入耳式TWS耳机,由于佩戴较为松散,对噪音的被动隔离较弱,成为了产品的普遍痛点,如华为Freebuds 3就引入了主动降噪功能,以达到降噪的效果。如果要在半入耳式耳塞中加入主动降噪系统,就需要实时检测佩戴情况,通过算法优化以匹配最优模式,这对芯片的运算能力以及贴片晶体的功耗表现提出了更高的要求。在TWS耳机芯片追求低功耗的今天,部分芯片整体功耗以降至5mA,配合主动降噪系统的低功耗晶振是产品性能表现提升的关键之一。
下图展示了一种典型的TWS耳机蓝牙芯片周边电路图,紫色框图部分即为晶体电路,采用了一颗32MHz晶振产生基频供芯片主频和射频电路使用(蓝色框图为射频电路)。

考虑到TWS耳机对小尺寸晶振的需求,目前能批量出货符合TWS耳机标准的1612/2016晶振的供应商不多。以大陆晶振领域龙头泰晶科技为例,公司在恒玄BES2300平台有26MHz 2016和26MHz 1612两种产品进入认证,此外还有24MHz 2016和40MHz 2520产品匹配台湾络达AB1532/AB1536U和台湾瑞昱RTL8763B芯片。

5
声学

TWS耳机的声学系统分为三部分:MEMS麦克风、音频IC、微型扬声器。(1)麦克风市场方面,MEMS麦克风由于其尺寸小、灵敏度高等优势已经基本取代传统的ECM麦克风被广泛采用。随着TWS耳机通话降噪、主动降噪功能的普及,MEMS麦克风单机搭载量逐步提升。以AirPods Pro为例,每只耳机搭载了三个来自歌尔股份的MEMS麦克风,分别作为外向式麦克风、内向式麦克风和通话麦克风。MEMS麦克风市场的主要参与者有国内的歌尔股份、瑞声科技,和美国的楼氏等。(2)音频IC方面,主要是音频编解码芯片,由于较高的技术门槛,这一市场主要由欧美芯片供应商占领,如Cirrus Logic、TI、高通、ADI等。(3)微型扬声器方面,以歌尔股份和瑞声科技两大电声巨头为代表,引领行业创新,以新材料的应用为主要发展方向,目前已有采用石墨烯等先进材料振膜的TWS耳机产品问世。

6
组装
除上述元器件外,OEM/ODM业务也是整个产业链中价值量聚集的一环。TWS耳机的整机复杂程度高、工艺难度大,需要模组厂在声学设计、结构设计、精密模具等领域具备相当的实力。目前主流的TWS耳机ODM厂商有立讯精密、歌尔股份、佳禾智能、共达电声等。
其中立讯于2017年7月导入AirPods整机制造,2018年成为主力供应商,2019年AirPods全年出货量为6000万部,而立讯全年出货约在4000万部,份额近七成。目前立讯精密更是独占了AirPods Pro的供货,在二代AirPods上亦维持了极高的市占率。我们预计全年份额将在75%以上。

而歌尔股份则于2018年成为二供,且在越南布局相关产能。预计将于2020年2H切入AirPods Pro生产。此外,歌尔股份亦是华为Freebuds的核心供应商。
此外,佳禾智能是哈曼等国际品牌的供应商,而瀛通通讯是小米等国内品牌的主要供应商。

7
SiP
除上述供应链环节之外,苹果的Airpods Pro还创新性地导入了SiP封装方案,在同一个封装件中集成了用于实现上行通话降噪的语音识别加速感应器、用于检测佩戴状态的运动加速感应器等等诸多器件。内部空间的节省使得AirPods Pro得以加入了更多的MEMS麦克风、主动降噪芯片等,实现了更多增值功能。

SiP根据集成度的不同,可分为2D,2.5D及3D SiP。其中2D SiP封装是将多颗平行的器件封在SiP基板上;后续演进出的2.5D封装在2D封装的基础上引入了硅中介层(Silicon Interposer),中介层上有TSV(硅通孔)连接其上金属层和下金属层,可以进一步优化性能和功耗。而3D封装更是可以实现芯片的3D堆叠,简单的3D封装可以将两个封装好的芯片堆叠在一起(POP封装),或者通过键合丝的方式实现内部互联,而较为先进的3D IC则是通过硅中介层+TSV实现多芯片的复杂堆叠。

相比之下,2D SiP的难度相对较低,且适宜在封装内集成不同工艺的器件,如集成电路,MEMS,被动元件等。最终给整机厂呈现的是一个集大成的封装产品,该方案也称为异质整合。
而Airpods Pro的SiP方案就是2D SiP,可以在SOC芯片高集成度的基础上,进一步集成容阻感等周边器件,实现小体积、轻量化,将部分器件整体尺寸减小50%。此外,SiP模组价格虽比单个零件昂贵,然而PCB空间缩小,低故障率、低测试成本及简化系统设计和验证流程,使总体成本减少。此外,相比分立器件也具有更低的功耗,将成为TWS耳机重要的技术发展方向。
我们认为2D SiP方案模糊了封测和精密元器件厂之间的界限,给予一些技术实力较强的厂商切入封装业务的机遇。苹果Apple Watch的SiP封装便是交付给日月光的子公司环旭电子生产。而Airpods Pro第一代产品则是交付给韩系封测厂安靠生产,但后续其他龙头厂商也望打进供应链。目前已有较多国内龙头上市公司布局SiP领域,除前文提及的环旭电子外,长电科技、立讯精密、歌尔股份等公司皆已在SiP领域积极布局。

五
受益标的
1、立讯精密
(1)精密制造平台公司,AirPods+通信护航业绩增长:立讯精密是A股上市公司中首屈一指的精密制造平台。公司自连接器起步,不断切入高附加值市场,全面布局LCP天线,无线充电,声学,马达,iWatch,AirPods等业务板块。
以AirPods为例,立讯于2017年7月导入AirPods整机制造,2018年成为主力供应商,2019年AirPods全年出货量为6000万部,而立讯全年出货约在4000万部,份额近七成。目前立讯精密更是独占了AirPods Pro的供货,在二代AirPods上亦维持了极高的市占率。我们预计全年份额将在75%以上。虽然受疫情影响,一季度产线开工率不足,但公司仍有效的保证了产品交付,一季度AirPods出货量合计超一千多万,而去年同期仅有500万左右。为公司贡献了稳健的业绩增量。
除消费电子外,公司亦在通信、汽车电子领域有相当的竞争力。公司一季度通信业务取得爆发式增长。CPE、RRU等产品的OEM及ODM进展顺利。数据中心的电连接和光连接均取得突破。业绩表现超此前预期20-30%。
展望全年,虽然疫情影响手机销量表现,但手机相关业务仅占公司营收比例10-15%。而AirPods及通信业务仍能为公司全年业绩增长护航。
(2)品类扩张+5G赋能,公司长期成长逻辑清晰:公司秉持“老客户、新产品;老产品、新客户、新市场”战略,持续扩张自身的能力边界。公司在2020年内会导入大客户的手表组装及配套的SiP业务,2021年则望在手机供应链上拓展全新业务。大客户处仍有广阔的新品扩张空间。
此外,我们更需关注5G给公司带来的跨越式增长契机。我们认为5G将驱动基站、服务器及IOT产品的升级换代。而公司在基站领域的天线、滤波器、整机OEM及ODM均已提前卡位,并将借精密制造的能力优势扩张品类、扩大市占率。服务器端的电连接及光连接产品会持续升级换代,而IOT产品也在不断推陈出新,以新形态新功能赢得市场青睐,拓宽公司的后续成长空间。
(3)团队协作及使命必达的企业文化,是公司成功之基:公司重视企业文化塑造,强调公司同仁自身的使命感,一方面是团队协作和使命必达,另外一方面是主人翁精神。公司新老员工都饱含创业激情,核心人员与公司文化契合度也较高,从董事长往下有不到300人的核心干部团队,他们的观念和能力都符合公司发展要求。
基于团队协作和使命必达的企业文化,公司营造了灵活多变的经营体制。通过下设SBU,公司可以在原有团队中快速孵化新的团队,如从连接器BU中孵化出声学、马达、天线BU等。从事不同产品的团队之间可以快速切换。公司持续优化自身内部的治理架构为公司的中高速成长进行支撑。


2、歌尔股份
(1)声学零组件,仍有闪光点的现金牛:虽然近年公司的声学零组件业务增长受限于智能手机销售趋缓,但能给公司带来持续的正向现金流,而且随着5G的普及将会为智能机注入新的成长动力,公司声学零组件业务也将随之收益。另外手机声学仍有升级的空间,比如近期发布的小米10采用了上下对称的两个同型号的Speaker,外放音效较传统的双扬声器方案有明显的提升,预计未来会有终端厂商将在旗舰机型中逐渐跟进,公司的Speaker/Receiver业务也将随之受益。在MEMS麦克风领域,公司的竞争地位稳固,而近期该领域的另一厂商楼氏电子在东南亚的工厂停产,有利于公司扩大市占。
(2)可穿戴业务,成长确定性相对较强的驱动器:公司的可穿戴业务主要分为两大部分,A系AirPods耳机和非A系可穿戴产品。我们预计2020年AirPods出货量将达到0.9-1.0亿部,公司作为A系的AirPods耳机主力供应商之一,一方面持续受益于AirPods销售量的增加,另一方面也有望切入到价值量更高的Pro款产品线中去,带动产品的平均单价提升。在非A系可穿戴产品上,主要是安卓系的TWS耳机和智能手表。随着安卓系TWS耳机产品的进一步成熟、价格带的下沉,安卓系智能机随机附赠TWS耳机成为可展望的事项;而在智能手表方面,华为GT系列智能手表发售45天超过100万销量,OPPO、小米等终端厂商也积极推出自家的系列智能手表。歌尔是安卓系TWS耳机和智能手表的ODM/JDM龙头,和国内头部的安卓品牌有良好的合作关系,也将分享安卓系可穿戴设备的成长红利。
(3)扩展显示业务,远期成长的动力引擎:XR相关的各项技术水平的进步,原有的产品痛点逐渐被一一解决,而且5G技术的快速发展也将会对XR行业注入一针强心剂;在XR内容上,近期的V社新作Alyx将VR游戏带入了3A级别,对VR内容创作者会有带动作用;另外XR行业经过了早期的野蛮生长之后,终端品牌上已经有很大程度的洗牌,行业集中度有了较大程度的提升。歌尔在XR行业耕耘多年,和头部的Sony、Oculus等终端大厂均有合作,另外今年年初也是和高通一起推出全球首款支持5G的扩展现实(XR)参考设计。另外,预计Sony也是将会在年底发布新一代PS机型,PS世代的更新会对作为代工商的歌尔充分助力。综上,产品痛点的解决叠加顶级内容的加入有利于推动XR行业发展,行业洗牌之后行业集中度进一步提升,歌尔作为头部企业的主力供应商,公司该板块的业务在未来XR行业的发展中有望快速成长。


3、环旭电子
(1)深耕SiP技术助力增长,产品线全面布局成长可期:公司是SiP模组行业龙头,也是SiP微小化技术的领导者,2019年通讯类和消费电子类SiP业务为公司贡献了全年收入的主要增量,实现营收372.04亿元,同比增长近11%。目前公司SiP产品覆盖WiFi模组、UWB模组、智能手表SiP模组、TWS耳机模组、指纹辨识模组等。通讯方面,随着5G的加速渗透,通讯频段大幅增加,手机射频段元件数量大幅提升,带动SiP需求增长;消费电子方面,随着AirPods Pro率先引入SiP封装,缩小内部元器件体积、降低功耗的优势凸显,包括智能手表和TWS耳机在内的消费电子产品加速增长亦将带动SiP需求增加。在5G+IOT共同增长的时期,公司将受益于完备的产品线布局,SiP业务拥有强劲的增长动力。
(2)背靠日月光核心制程技术优势,提高EMS业务竞争力:公司为存储、工业及车用电子产品提供电子封装制程、高密度SMT制程和EMS+多元制程服务。透过整合日月光的制程能力,实现从芯片贴合、打线、封装到成品测试等制造工艺,提供完善的封装制造服务。高密度SMT制程能力更是公司深厚技术积累的成果,能够实现PCB微小化、高零件密度、降低成本,提高产品竞争力。不同于传统的EMS服务,公司能从制造端角度协助客户进行产品设计、物料选择、生产流程优化,多元化的增值服务极具竞争力。
(3)持续并购与扩张,全球化布局加速:公司秉承“模组化、多元化、全球化”的战略目标,从2018年起持续推进并购与扩张进程。先后完成要约收购Memtech42.23%股权,发布收购欧洲EMS大厂Asteelflash收购预案,投资越南新厂、墨西哥厂房、台湾子公司等,整合客户资源加速全球化布局。


4、兆易创新
(1)主营业务NOR Flash开启高增长,受益行业景气度上行:虽然部分需求随受疫情影响,Nor Flash行业受到一定冲击,但5G基站建设和TWS耳机等领域的需求向上趋势仍在,预计未来疫情影响因素去化之后,其他受影响的领域需求回补,Nor Flash景气度仍将持续向上。需求旺盛的领域,一方面是国内5G基站建设节奏加速,基站对大容量Nor Flash的需求增强;另外则是降噪、智能助理等增值功能逐渐成为TWS耳机的标配,这些功能的加入需要在耳机中加入两个容量为8M-128M的Nor Flash,TWS耳机销量增加对Nor Flash的需求带动也将非常有益。
(2)MCU全面突破,有望加速放量:MCU的性能不断提升,功能不断增强,在各领域的地位的应用越来也多,兆易的MCU业务过去几年稳扎稳打,依托于GD32系列产品不断拓宽应用领域,广泛应用于工业和消费类嵌入式市场,营收稳健成长,另外还在19年基于RISC-V架构的32位通用MCU产品,开辟出RISC-V领域的新战线。展望未来,消费电子、物联网等市场持续成长,对MCU的需求也将水涨船高,兆易创新作为中国MCU领域的排头兵,将受益于这一进程。
(3)积极抢占DRAM巨大市场空间,填补国产空白:三星电子、SK海力士和美光科技占据全球95%以上的DRAM市场份额,而其他一些参与者以中小企业为主,且主要从事利基型DRAM产品,国内厂商之前在这一领域存在短板,而近期长鑫存储实现中国DRAM技术的突破。兆易创新作为国内领先的存储器厂商也是积极布局DRAM业务,一方面持续推进与合肥政府产业合作的DRAM项目,同时近期也是拟通过定增投入40亿元自研DRAM项目。兆易创新在DRAM领域的持续投入有望助力其未来获取该领域的一席之地。


5、圣邦股份
(1)集中资源优势,完善模拟芯片产业布局:2019年12月公司发布收购预案,拟收购钰泰半导体剩余全部股权。钰泰半导体在电源管理IC领域有200余种产品品类,凭借在TWS耳机充电盒市场的前瞻性布局,占据了市场领先份额,业绩增速显著。本次收购是对高速成长优质标的的横向整合,集中各方资源优势,协同公司原有模拟IC核心业务发展,进一步提升公司行业优势地位。
(2)受益国产替代进程,成长空间广阔:我国模拟IC市场被国外企业主导,根据WSTS数据,内资厂商份额不足20%,国产化空间超过500亿,预计未来三年国内模拟IC市场都将保持两位数增速。公司受益巨大行业空间和国产替代进程,伴随国内下游整机厂商的崛起和对国产模拟IC需求的稳步增长,将继续保持高速增长。
(3)5G、IOT、物联网应用叠加,需求持续爆发:公司受益下游应用市场全面发力,5G手机渗透带来射频端价值量增加;基站新基建带来站量增长和通道增加;TWS耳机、智能音箱及智能手表等消费电子加速放量;物联网领域工控医疗应用成长,都将带来模拟芯片价值量提升。下游应用爆发带来的需求增量是公司成长的强劲动力。


6、泰晶科技
(1)深耕晶振技术,竞争优势明显:公司专业从事石英晶体谐振器研发和生产,以一系列音叉晶体谐振器和SMD高频晶体谐振器为核心产品,并取得了一系列自主知识产权。公司晶体谐振器年产能超过35亿只,具有明显的规模优势。在微型SMD高频晶体谐振器方面公司,公司引进先进生产设备,产品良率达到95%以上。经过十年发展,公司如今具备独立研发粗调、精调、成品检测、光刻等设备的能力,技术自主可控。
(2)下游需求回暖,市场空间广阔:根据CA&S预测,2019全球晶振总产值近20亿美元。展望未来,5G手机渗透带来单机配置晶振数量及价值量不断攀升;以TWS耳机为代表的可穿戴设备爆发,对ASP更高的小尺寸贴片晶振需求增长;汽车电子渗透率提升,尤其是智能汽车发展带来车用晶振价值量提升。下游需求的增长对晶振行业形成长期利好,公司产能正在爬坡,业绩有望迅速释放。


7、恒玄科技
除上述公司外,近期TWS耳机主控芯片龙头厂商恒玄科技首次公开发行并在科创板上市项目辅导工作已经完成。公司成立于2015年,是业内领先的智能音频芯片供应商,专注于无线音频平台的RF/SoC芯片的研发和销售,为客户提供具备WiFi/BT无线连接的音频芯片。在近年的TWS浪潮中,公司的芯片产品深受业界认可,被华为、JBL等一线品牌广泛采用,给公司业绩带来了飞跃式增长。2017-2019年公司分别实现营收8457万元、3.3亿元和6.49亿元,从2017年净亏损1.4亿元到2019年获得净利润6738万元,迅速实现了扭亏为盈的逆袭,成长速度可观。
公司的旗舰产品BES2300系列TWS耳机芯片,采用28nm工艺,低功耗表现出色;单芯片集成RF、PMU、CODEC、高性能CPU及嵌入式语音AI;支持智能语音和混合主动降噪,支持公司自研的LBRT低频转发技术;兼容Google、Amazon、Alibaba、Tencent、Baidu多家智能语音助手,可选AAC/SBC/LDAC/UHQ/LHDC/HWA多种音频编码技术。该方案以已搭载于华为Freebuds 2、小米Air 2、OPPO Enco Free等多款龙头品牌产品,具有极高的市场认可度。
我们看好公司未来的发展,后续将持续关注公司业绩表现。

风险因素
疫情持续时间过长,影响需求;TWS耳机渗透进展不及预期;芯片技术进步不及预期;LE Audio等新技术开拓不及预期。
本文选自信达证券近期报告《电子行业深度:解读TWS成长空间,探寻核芯动力》,具体内容欢迎咨询信达电子团队
方 竞 fangjing@cindasc.com S1500520030001
王佐玉 wangzuoyu@cindasc.com S1500519090003




