智能音箱将MEMS麦克风推向高潮，为啥中国企业是最大赢家

　　今年以来，由于Amazon Echo，Google Home的持续火热，加上苹果和小米的相继入局，被誉为未来家居中控最好选择的“智能音箱”市场进入了大爆发阶段，进而给上游供应链带来了巨大利好。除了联发科和瑞芯微这些做主控的厂商以外，智能音箱“控制入口”所依仗的MEMS麦克风继续智能手机时代大热之后，再次迎来了一波新高潮。

　　智能音箱将MEMS麦克风推向新的高潮

　　近年来，随着物联网概念的兴起，早已存在的智能家居又搭着这股东风重新火热起来。除了电视、冰箱、空调和风扇以外，如什么电灯、窗帘等也都成为了智能家居厂商“下手”的对象。但是如何控制这些设备，成为开发者和消费者关注的话题。在经历了不同设备不同遥控器、手机统一遥控、第三方遥控统一这些尝试以后，终于迎来了智能音箱这个用语音来控制的形态。

　　按照这种方向发展，最后的应用场景就像小罗伯特唐尼在《钢铁侠》里面跟Jarvis对话一样。这样简便的操控背后的市场必然巨大，加上入口的吸引了，因此吸引了无数厂商混战其中。

　　Iron Man“吩咐”人工智能机器人Jarvis工作

　　为了更好地拾取声音，现在流行的智能音箱都是采用麦克风阵列的架构。根据科大讯飞的相关科普，所谓的麦克风阵列(Microphone Array)，从字面上，指的是麦克风的排列。也就是说由一定数目的声学传感器(一般是麦克风)组成，用来对声场的空间特性进行采样并处理的系统。

　　早在20世纪70、80年代，麦克风阵列已经被应用于语音信号处理的研究中，进入90年代以来，基于麦克风阵列的语音信号处理算法逐渐成为一个新的研究热点。而到了“声控时代”，这项技术的重要性显得尤为突出。

　　科大讯飞继续表示，麦克风阵列则能达成语音增强、声源定位、去混响、声源信号提取(分离)等功能，这就为在复杂环境中执行语音控制提供了可能。这种多个麦克风组成的阵列大大推动了MEMS麦克风的需求。

　　Amazon Echo的拆解(绿色圈起来的就是MEMS麦克风S1053 0090 V6，source：ifixit)

　　以现在最流行的智能音箱Amazon Echo为例，它采用的是环形6+1的麦克风阵列(上图绿色标志的位置)，其面市迄今近千万的销量，加上其他品牌智能音箱源源不断的需求推动。对于MEMS麦克风的制造商来说，这无疑是一管兴奋剂。加上MEMS麦克风在智能手机、智能手表、平板电脑、汽车等其他领域的应用，MEMS麦克风市场在迅速崛起。。

　　根据调研机构Yole预测，2017年MEMS麦克风的市场将会达到10亿美元，并在接下来的几年保持11.3%的年复合增长率，有利润的地方就吸引了足够多的关注。

　　MEMS麦克风的未来几年的市场走势(source：Yole)

　　四大厂商垄断MEMS麦克风市场，中国居其二

　　在谈MEMS麦克风的市场之前，我们先了解一下什么是MEMS麦克风，这就要求我们必须知道什么是MEMS。

　　所谓MEMS (Micro ElectroMechanical System，微机电系统)，就是利用半导体制程技术，整合电子及机械功能制作而成的微型装置;其定义为一个智能型微小化的系统，包含传感、处理或致动的功能，包含两个或多个电子、机械、光学、化学、生物、磁学或其他性质整合到一个单一或多芯片上。

　　MEMS麦克风就是由MEMS芯片和一个ASIC芯片组成。

　　据ADI的一篇文章介绍，MEMS 麦克风包含一个灵活悬浮的薄膜，它可在一个固定背板之上自由移动，所有元件均在一个硅晶圆上制造。该结构形成一个可变电容，固定电荷施加于薄膜与背板之间。传入的声压波通过背板中的孔，引起薄膜运动，其运动量与压缩和稀疏波的幅度成比例。这种运动改变薄膜与背板之间的距离，进而改变电容，如下图所示。在电荷恒定的情况下，此电容变化转换为电信号。

　　MEMS 麦克风的构造图

　　相较于ECM麦克风的聚合材料振动膜，在不同温度下，MEMS麦克风所展现的性能都相当稳定，不会受到时间、温度、湿度和振动的影响。MEMS麦克风的耐热性相当强，可以承受摄氏260度的高温回流焊，但是其性能不会有任何变化。再加上MEMS麦克风可以有效的降低射频所产生的干扰，这就让其逐渐发展成为麦克风主流。和很多其他半导体相关领域一样，MEMS麦克风这个市场，同样是由几个巨头垄断的市场。不同的是，当中有两家是来自中国的企业，这在其他半导体相关领域是非常罕见的。

　　据IHS的数据显示，2015年全球的MEMS麦克风市场几乎被楼氏、歌尔、瑞声科技和ST四家给垄断，其中尤其以楼氏遥遥领先，其出货量约占了全球出货量的43%。排名第二的歌尔声学和第三的瑞声科技的当年的市场份额分别约为18%和14%。紧随其后的是ST，其在2015年MEMS麦克风供应中约占10%。下面我们来看一下这四大企业的概况。

　　2015年MEMS麦克风供应商营收前十厂商(source：IHS)

　　楼氏电子是1946年由Hugh Knowles创立。成立的第二年，公司就开发出了第一款晶体管式微型麦克风，多年的开拓也给楼氏带来了不少的客户和收益，就连上世纪六十年代末阿姆斯特朗在月球上讲话的声音，也是通过楼氏电子的设备放大的。