MEMS麦克风在音频链中的真正价值在哪里？

硅基麦克风的兴起重塑了音频领域。但法国市场研究公司Yole Dévelopment则坚信，人工智能将在未来几年引领该市场的发展与转型。

对话是一种自然的交互方式，因而成为最主要的人机交互接口。基于语音的个人助理（Voice-based personal assistants，VPA）应用范围越来越广泛，如用于智能手机、智能扬声器、智能手表、无线耳塞式耳机、汽车、智能电视及其遥控器等，甚至连垃圾桶也集成了语音识别功能。其未来应用会愈来愈广，但它真正的价值则体现在高音质以及对麦克风周围环境的感知上。

Yole Développement(法国里昂)认为，音频是人工智能（AI）将要进军的下一个细分市场。

AI如何找到自己的“声音”?

基于语音的虚拟个人助理（VPA）是如今音频行业的主要驱动力。它们基于音频系统的传统元器件，例如音频编解码器、麦克风、微型扬声器和音频放大器，同时利用AI来完成语音数据的计算与分析。计算用于实现语音识别和音源定位等复杂的音频功能，在云平台或位于边缘的消费者设备中都可以执行；而分析则在云平台完成，因为需要高处理能力并访问大量数据。

Yole光电与传感部门的技术与市场分析师Dimitrios Damianos表示：“人工智能的附加价值在于对自然语言的处理能力。语音是与机器交互的更自然方式，无需使用键盘也无需动手，只需说出来即可。”但是，要实现这一点，机器需要进行很多处理工作才能理解用户在说什么、他们的语言及其含义。Dimitrios说，“人工智能为解码附加了更多的价值，帮助我们与设备进行交流。”

当被问及VPA何以迅速普及时，Damiianos将其归因于其便利性和高效率。当然，“我们相信我们所看到的，像Google、苹果、Facebook、亚马逊和微软这样的科技巨头（称之为GAFAM）都试图推动VPA的发展，因为这样才会使他们所拥有的数据具有真正的价值。”

从用户的角度来说，音频比图像更容易接受。他们认为音频“不会太涉及隐私，所以，对于GAFAM（其主要业务就是数据处理）来说，音频是个从用户那里收集数据的好方法。”Yole的MEMS和传感器部门技术与市场分析师Alexis Debray认为，“有些公司利用数据开展业务，而另一些公司则围绕隐私、利用可确保用户隐私的技术来开展业务。”例如苹果公司就一直宣扬对隐私权的保护，并使之成为其强大的营销资本。

Damianos指出，对科技巨头们来说，真正的价值在于从环境中获取尽可能多的信息，这意味着VPA不仅听取用户的声音，还听取用户周围的环境，并了解他们所处的环境。例如，“如果您在厨房里，麦克风可以听到刀具切在菜板上的声音，并立即知道您在厨房里，并给出推荐的食谱。”这就是对话式AI。

对话式AI之后的下一步很可能是全面意识（Full Awareness），这个阶段的虚拟助手（无论是智能音箱还是智能手表）可以像人类一样与用户进行交流。Damianos指出，全面意识还只是概念性的，存在很多不确定性。“我们还不知道它核时成为现实，也许它将在对话式AI之后的5-6年内到来。这取决于人工智能的进展以及各公司在该领域的演进。”

尽管汽车中的人机接口一直监听周围环境，从而可能挽救生命，但同时也引发了人们对用户隐私保护的担忧。为了防止可能的滥用，Debray强调，数据处理应尽快并尽可能地靠近麦克风执行。“数据越靠近麦克风进行处理，隐私泄露的可能性就越小。”

隐私包括多个维度，因为用户可能希望隐藏其性别、年龄或情感。Debray表示，他相信未来麦克风、ASIC或应用处理器领域的竞逐者们会开发出确保用户隐私的技术。麦克风可以消除声音中的情感元素，而仅仅呈送音频数据。

Yole分析师预计，GAFAM五大科技巨头将继续占据主导地位，因为目前他们在数据分析方面的作用至关重要，但是传感器制造商显然渴望将AI集成到边缘，并将音频分析业务从云端分离出来。Damianos认为：“传感器制造商希望增加收益，并更多地从音频领域分得一杯羹。但他们并不想从巨鲸口下夺食，这是传感器公司之间的争夺。”

Alexis Debray评论说，传感器公司的确在追求多元化战略，“试图在价值链中更上一层楼，而且更加一体化。”

Vesper Technologies 公司CEO Matt Crowley在最近的一次采访中表示，他们公司正在寻求提高其压电MEMS麦克风的智能性。“我们相信，未来我们会将传感器与嵌入其中的人工智能配对。它将能够学习人类和动物利用其感官的方式——不仅靠视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉，还包括动作或温度——来理解周围环境，我们的长期愿景是，产品将可以使用多种类型的仿生传感器来了解其周围环境，并以最佳方式做出响应。”

英飞凌公司也在改变其商业模式，从销售麦克风裸片给歌尔股份（Goertek）和瑞声科技（AAC），到销售完整封装的MEMS麦克风。从一个MEMS麦克风制造商到提供制造、封装、测试与销售的一体化供应商。“这是策略的改变…大概意味着他们看到了VPA的发展，想在这个市场中占有一席之位。”

同样，如今拥有MEMS麦克风市场39％份额的领先供应商楼氏电子（Knowles），最近从艾迈斯半导体（Ams AG）收购了MEMS麦克风ASIC设计部门，从而引入了混合信号电路设计IP，并以此来应对日益激烈的竞争，其竞争者包括中国的歌尔股份和瑞声科技等。

MEMS麦克风市场继续扩大

全球音频市场持续增长。由于基于语音的VPA要求更高的信噪比（SNR）以在嘈杂的环境中准确捕获人声，MEMS麦克风因此面临新的市场机遇。

根据Yole的说法，麦克风、微型扬声器和音频IC的全球消费市场预计将从2018年的141亿美元增长到2024年的208亿美元，复合年增长率（CAGR）为6.6％。而麦克风由于价格低廉、体积小且易于集成而被广泛采用，而且销量非常高。“目前市场在用的麦克风大约有60亿个。” Damianos指出。麦克风市场规模目前约17亿美元，到2024年预计将增长到20亿美元，复合年增长率为3%。

MEMS麦克风市场目前占麦克风整体市场的70％，2018年市场总值12亿美元，预计2024年将增长到16亿美元。而其主要驱动市场包括智能手机、智能音箱以及听戴式设备(即无线耳塞)。“在过去的几年中，智能音箱和听戴式设备市场经历了爆炸式增长。”Damianos说。基本上，智能音箱中的MEMS麦克风将以13%的复合年增长率增长，到2024年达到12亿个。而无线耳塞将以29％的复合年增长率增长，到2024年达到13亿个。

与此同时，据Yole称，微型扬声器目前的市场规模为91亿美元，预计到2024年将以3%增长至109亿美元。

Damianos指出，“看起来只是略有增长，”但是要知道，2018年和2019年的智能手机市场是放缓的，可能是因为智能手机越来越昂贵，导致用户要过比较久才会换机。他提到：“以前，人们每一年半就更换一次手机，现在则是每两年半更换一次，而且这个时间还在延长。之前我们预计麦克风和微型扬声器市场将会紧缩。”实际上，“听戴式设备和智能音箱的爆炸式增长抵消了这种缩减。VPA正在推动这些设备中麦克风和微型扬声器的集成。”

(参考原文： Where Is the Real Value in the Audio Chain?)

责编：Amy Guan

本文为《电子工程专辑》2020年4月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。点击申请免费杂志订阅