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Type-C快充,音频与视频的革命(上)
--2016.09.05
Audio HDMI VGA PD QC 移动电源,适配器等将转为Type-C接口
Type-C相关产业链将过千亿市场
Type-C 快充、音频与视频的革命(上)
作者:兰飞老师 2016.09.05
智能手机存量竞争时代,硬件创新从未停止,本系列深度专题报告旨在挖掘仍处于从0到1快速渗透曲线中的局部创新。在诸多方向中,下一代接口USB Type-C是未来几年技术路线最确定(技术优势明显、全产业链巨头力挺)、跨硬件平台最广(智能机、PC/平板、电视、可穿戴、车载、家居)、联动效应显著(快速充电、智能数字音频、高清视频、高速数据)、规模可观(刚放量、潜在千亿市场)、中国厂商主力参与的硬件创新,经深度产业链调研,我们推出市场首篇重磅研究!

下一代接口Type-C千亿市场正处于爆发前夜。电子产品功能多样化,交互简单化是始终不变的发展趋势,USB Type-C接口因具备可轻薄、正反插、快速充电、高速数据和全面兼容音视频数据格式等诸多优势,在众多产业链巨头共同推动下正成为一统江湖的方向,全面渗透到3C、车载、家居等所有硬件平台,联动效应显著。2016到2020年,仅考虑接口和线缆部分,我们预测 Type-C市场规模分别为32/135/305/502/669亿元,复合增速可观,如果将衍生的数字智能耳机等市场考虑在内,则总规模将超过千亿;

Type-C将加速快速充电标准统一和普及。
智能机快速增长的功耗需求和缓慢增长的电池电量形成巨大需求差,快速充电技术普及势在必行,而市场快充标准众多,彼此不兼容,标准亟待统一。Type-C成为绝佳的快充推广路线,其联合USB PD可实现从10W到100W多种充电功率,技术优势显著,将加速统一快速充电标准。我们判断手机端的低压升流快充将成为重要的方向。

Type-C开启智能数字音频时代。
音乐版权规范化、手机轻薄化和耳机数字化共同推动手机数字音频大趋势。数字耳机不仅仅是音质改善,因自带充电和数字信号传输其能增加主动降噪、生物传感和智能控制等功能,大幅增加使用体验。iPhone7取消3.5mm接口而使用Lighting传输带来数字耳机及音频转接发展大机遇,并将促使安卓阵营Type-C手机大规模放量,巨大存量模拟耳机市场将被替代和新增转接市场带来绝佳投资机遇。

Type-C带来更便捷的高清视频一体化方案。
Type-C可兼容Display Port、HDMI、MHL等多种主流高清视频接口标准。兼容Thunderbolt3的Type-C更是可以提供高达40Gbps速率,使得双4k高清传输成为可能。Type-C无疑成为未来视频接口最佳选择。高清显示器、平板电视、VR/AR设备将告别多接口并存,借助Type-C实现音视频和供电的统一

投资建议:我们首推全面受益快速充电、数字音频趋势的Type-C全球龙头立讯精密,强烈推荐受益Type-C接口放量且自身金属外观件主业增长强劲的长盈精密,关注得润和大富;在快充领域,还强烈推荐提供平面变压器及电感的顺络电子,关注提供铝电解电容器的艾华集团,并关注电池领域欣旺达和德赛电池;音频领域,看好参与未来大客户耳机创新的声学龙头歌尔股份,并关注港股瑞声科技;最后,在芯片环节,音频芯片凌云半导体(CRUS.US)弹性较大,还可关注赛普拉斯半导体(CY.US),TI,NXP等。

风险因素。渗透率不及预期,竞争加剧。


正文目录
一、 投资概要
二、 下一代接口Type-C:正迎来爆发的千亿市场
1、六大优势和产业链巨头力推Type-C一统江湖
2.跨硬件平台全面渗透,Type-C是一个大生态
4、产品梯队丰富,衍生应用多,千亿市场规模可期
三、 Type-C将加速快充标准统一和普及
1. 快速充电将成为智能手机刚需
2. 快速充电原理
3. 快速充电标准众多,亟待统一
4. USB PD将借助USBType-C统一快速充电标准
四、 Type-C开启智能数字音频时代
1.数字流媒体快速发展,推动手机音频系统做出整体改善
2.无损付费音乐倒逼手机音频做出整体改善
3.数字音频顺应潮流而生,耳机和音频设备直接受益
4. 智能数字耳机赋予可穿戴无限可能
五、 Type-C带来更便捷的高清视频一体化方案
1. USB Type-C通过Alt Mode兼容多种视频标准
2. USB Type-C将成为VR/AR与主机连接的主流技术
六、 Type-C产业链和投资机会
1、Type-C产业链分析
2、重点公司推介

一、 投资概要
尽管智能手机总量增长在明显放缓,但围绕用户体验提升的局部创新并未停止。
我们认为,围绕芯片性能提升(高性能计算、传感器、无线和存储)、I/O接口(Type-C、取消3.5mm)、外观材料(金属、3D玻璃、陶瓷、蓝宝石)、图像(双摄)、显示(AMOLED)、音频(立体声、防水、智能耳机)、天线(音射频一体化、NFC、无线充电)、身份识别(指纹、虹膜)、触觉(线性马达)、防水(液态硅胶、气密检测)等的硬件创新正成为趋势,并为下一轮可穿戴、智能家居、智能汽车等物联网硬件的崛起奠定技术基础。
在其中我们仍能找到许多正经历从0到1渗透曲线的细分子行业,从中挖掘投资机会,这即是我们的智能硬件创新深度专题系列报告意图所在。作为系列报告第一篇,我们选题下一代接口Type-C,主要因为这是未来几年技术路线最确定(技术优势明显、全产业链巨头力挺)、跨硬件平台最广(智能机、PC/平板、电视、可穿戴、车载、家居)、联动效应显著(快速充电、智能数字音频、高清视频、高速数据)、市场规模可观(刚放量、潜在千亿市场)、中国厂商主力参与的硬件创新。
我们早在14年下半年Type-C接口标准发布之际,就开始深度跟踪这一子行业。经历2年时间,我们很高兴看到此前的判断正逐渐成为现实,不少旗舰机已经配置这一接口,正影响着正快速兴起的快速充电、即将发生的取消3.5mm音频接口趋势以及一体化高清视频传输市场。此篇报告即将汇总我们最新研究成果,来深度解析这一即将一统天下的下一代接口Type-C的产业链投资机会。

二、 下一代接口Type-C:正迎来爆发的千亿市场
电子产品“功能多样化化,交互简单化”是始终不变的发展趋势,也是终端消费者的具体需求。USB Type-C接口可正反插、传输高速数据和音频视频信号,兼容PD协议的更是可以提供高达100W的充电功率,有望在电子设备上代替其他数据、音频、视频和电源接口,最终实现接口的统一。而在智能手机端取消3.5mm模拟音频接口,改用USB Type-C传输数字音频,则是其加速普及的一个良好契机。

1、六大优势和产业链巨头力推Type-C一统江湖
USB Type-C一种电子设备接口标准,也叫USB-C,是USB Type-A/B的升级版本。2014年8月,USBIF发布USB Type-C接口1.0标准,为业界制定了下一代USB接口的标准规范。相比于USB Type A/B,USB Type-C拥有显著的技术优势,加之产业巨头力挺形成的产业链和生态链,开始逐步统一电子设备接口。

USBType-C接口具有六大优势:
1)全功能:同时支持数据、音频、视频和充电,奠定高速数据、数字音频、高清视频、快速充电、多设备共用基础,一根线可代替以前多根线缆;
2)正反插:与苹果Lighting接口类似,端口正面反面相同,支持正反插;
3)双向传输:数据、电力可实现双向传输;
4)向下兼容:通过转接器,能兼容USB Type A、Micro B等接口;
5)小尺寸:接口尺寸为8.3mm X 2.5mm,约为USB-A接口1/3;
6)高速率:兼容USB 3.1协议的可支持高达10Gb/s数据传输。



高速率的数据传输对信号与电源完整性要求更为严格,因此就对线缆企业在生产制作过程中提出了新的要求。为了能同时实现数据、音视频和充电功能合一,USB Type-C增加了8条价格高昂的高频同轴线,这让部分应用的线缆造价比一般类型高数倍。Type-C不仅在技术上对线缆以及连接器企业提出了要求,同时推动了行业的整合调整,线缆以及连接器企业需要及时在整体技术上得到突破,才能不被淘汰。

根据IHS Technology的报告预测,USB-Type C接口使用量最大的市场将集中在智能手机、平板和笔记本电脑上,现在被USB覆盖的所有领域都可用USB-Type C取代。从产业链自上而下看,USB协会、标准制定、接口芯片、代工厂和消费终端的业界巨头都不遗余力推进USB-C的普及。
接口芯片:TI、NXP、Cypress、Analogix等多家芯片厂商都已发布了多款集高速数据传输、充电和视频于一体的接口芯片。
连接器/线缆厂商:立讯精密作为全球最大的连接器厂商,积极参与到相关标准制定中,并且将是相关设备代工的最重要厂商;鸿海、正崴等连接器巨头也不断布局相关业务。
终端厂商:苹果和谷歌最早在笔记本平板电脑上使用Type-C接口,预计后续机型也将开始使用新的接口。Intel也开始在软硬件两端着手准备用USB Type-C取代3.5mm模拟音频接口。在数据存储、显示、快速充电、扩展坞等其他应用方面,都已经有很多USB-C接口的产品上市。
系统平台:苹果OS、谷歌Android和微软WP平台最新版本均原生支持Type-C。

2.跨硬件平台全面渗透,Type-C是一个大生态
平板和轻薄型笔记本是USB Type-C的最早应用。2014年USB Type-C标准推出后,最先在14年底应用在Nokia N1平板,随后15年初在谷歌Chromebook Pixel上,但真正为大众所熟知,则是借助苹果超薄款Macbook的普及。USB Type-C与轻薄型笔记本完美结合,并且逐渐向普通笔记本和台式机扩散。
智能手机是USB Type-C最主要的市场和增长驱动力。2015以来,Type-C从最早4月份的乐视手机,到16年逐渐出现在主流智能手机品牌的高端旗舰机型中,华为P9和荣耀V8、三星Galaxy Note 7、小米5、乐视乐Max、LG G5、魅族、HTC 10等安卓主力厂商的旗舰机型纷纷使用USB-C代替目前的USB Micro B。从高端到低端逐级渗透,是Type-C在智能手机中的发展路线。目前,市场上新发布的主流旗舰机型,已全面开始使用USB Type-C接口。
数字耳机将是USB Type-C在可穿戴应用的突破口。飞利浦、乐视等厂商已经推出Type-C接口的数字耳机。在数字流媒体市场快速发展的环境下,手机端取消3.5mm模拟音频接口是大趋势。从高清无损音源到音频处理电路,再到音频输出设备,一场数字音频的变革势在必行。数字耳机、智能耳机将会有巨大的市场空间。
USBType-C将是VR/AR设备连接的最终解决方案。USB-C集高速数据、快速充电、音视频于一体,最适合VR/AR设备高清、大带宽、低延迟和人机交互的VR/AR需求,将是VR/AR设备与PC和手机连接的最终解决方案。同时,最新款的平板电视也开始导入全功能Type-C,实现接口统一。
其他,在汽车及泛物联网终端中,Type-C亦将是重要的接口选择。


据IHS预测,不考虑线缆等附件,到2019年将出货约20亿带有USB-C接口的设备,CAGR高达231%。
电脑及外设
PC端于2015年最先采用Type-C方案,包括笔记本、台式机在内的渗透率在2019年有望达到80%;
无线产品
包括智能手机和平板电脑在内的无线产品将于今年开始放量并快速增长,预计到2019年渗透率将达到50%;
其他消费电子
平板电视、机顶盒、播放器、AR/VR等今年开始有Type-C接口设备问世,到2019年预计渗透率可达到30%。
汽车
汽车应用进度稍慢,需要等到2017年才会有相关产品问世,并且在2019年占据20%以上市场份额;


4、产品梯队丰富,衍生应用多,千亿市场规模可期
Type-C设备和应用场景众多,产品梯队丰富。其一、现在所有使用USB接口的地方都可以使用Type-C代替;其二,根据对充电速度、数据传输速度、视频兼容等需求的不一样,连接线/接口解决方案价格区间较大,兼容USB3.1、PD和Display Alt Mode等全协议的解决方案可以是普通Type-C的10倍;其三,在产品过渡期会有大量的转接线需求,以兼容各类不同格式的老产品;其四,衍生应用多,例如3.5mm接口取消后,就会催化智能数字音频市场,并且将来还会增加如VR/AR等很多新的应用场景等。

智能手机是存量最大也是驱动力最强的市场。但初期上市的Type-C手机绝大部分是只支持正反插、普通充电和数据传输速度的入门级产品,这类产品价格已经在8~10元区间(仍是传统MicroB 3~4元均价的2倍以上),随后不断有厂商支持快速充电,普通3A电流快充的数据线价格在20左右,支持4.5A~5A快充的在30元,5A以上的要达到40元甚至更多。此外,更高端的手机以及平板还支持高速数据传输,这类产品单价已经超过50元。而未来几年,我们相信智能手机端的产品升级趋势会很明确。
而对于笔记本电脑,其一般起步是USB3.0以上支持高速数据传输和高清视频的接口传输方案,且一般支持USB PD高压高电流充电,因而其价格往往超过50甚至70元,因而虽然PC的出货量少,但市场容量也不容忽视。微软Surface book的Type-C接口线出厂价高达70元,周边如显示器、移动电源、Dongle等所使用Type-C都价格不菲。
对于电视机市场,分体式电视成为趋势,能够同时兼容高速数据传输、高清视频和PD高压高电流的全功能一体化版本成为连接线的首选。这样电视屏和主机之间可以只需要用一根线来代替电源、HDMI等传统线,这类线材一般价格超过100元,我们注意到已经有一些品牌开始在应用。
此外,Type-C变革将引发一系列联动需求。例如,3.5mm模拟音频接口取消后,使用Type-C传输数字音频,将有利于防水性设计;同时,主板上音频处理芯片外移,会减少手机PCB板面积、成本和功耗,带来外置音频转换附件、数字耳机以及电池容量的增量机会;听音乐时同时无法充电,又会催生无线充电和快速充电的需求。多线合一也给高清显示,VR/AR的应用带来更广阔空间。


我们依据IHS对Type-C设备的分类,根据最新行业信息对其渗透率预测略作修正,结合目前出厂价格和未来变化趋势,分别对无线设备(手机和平板)、电脑及外设、消费电子和汽车等应用做出估算。2016到2020年,仅考虑接口和线缆部分,USB Type-C市场规模分别为32/135/305/502/669亿元,如果将衍生的数字智能耳机等考虑在内,则总规模将超过千亿。

三、 Type-C将加速快充标准统一和普及
智能终端耗电需求和电池容量之间的矛盾短期无法解决,已成为限制使用的重要因素。USB Type-C接口的普及,将推动快速充电技术的大规模应用。USB Type-C+PD电力传输标准非常有希望成为未来的快速充电标准。智能手机、平板电脑、笔记本电脑等所有的数码设备都有望实现充电器和数据线的统一。

1. 快速充电将成为智能手机刚需
智能手机对于宽带无线通信、图像处理等多方面的需求导致实际耗电呈指数增长。未来5G通信带宽将比4G增加10倍,4K/8K等高清视频技术逐渐应用,CPU、GPU等运算电路处理能力不断增强,这一切都将导致智能手机整体能耗需求将成指数增长。

电池容量呈线性缓慢增长,能耗需求缺口逐渐拉大。电池技术迟迟无法突破,成为终端使用的最大瓶颈。电池容量增长缓慢,每年线性提升约15%,而能耗则是呈指数增长,能耗需求与电池性能的差距愈发明显。电池性能曲线将与能耗需求曲线严重脱轨,提高充电速度成为电池续航的关键解决方案,快速充电已成为市场竞争热点。

Pokemon GO风靡,日本充电设备销量暴增6~7倍。口袋妖怪风靡全球,据日经新闻报导,日本家电连锁量贩店BicCamera表示在日本开放Pokemon GO下载后的首个周末(7月23~24日),智能手机充电器的销量是2015年同期的6~7倍。玩Pokemon GO需要同时调动手机射频、处理器、音视频、GPS等多种功能,是名副其实的“吃电怪兽”。玩家大举抢购充电器和移动电源,连充电线订单都跟着大增。
iPhone6s启动游戏后,电池容量在30分钟后下降15%,如果耗电量维持不变,电池电量从满格到耗尽仅需3个多小时。在外捕捉口袋妖怪10小时,手机至少需要充电3次。口袋妖怪是一种现象,将电池电量痛点集中放大。但同时也代表了用户需求和技术进步方向。

2. 快速充电原理
快速充电技术将成为手机标配。在电池容量无法迅速取得突破,手机用电量又飞速增长的前提下,快速充电技术普及尤为必要。中国信息通信研究院对快速充电的定义是:30分钟充电进入电池的平均电流大于3A或者30分钟充电电量大于60%。常见快速充电技术可分为两种:
高压快充:通过提高电源适配器输出电压来提高终端充电功率和速率
低压快充:通过提高电源适配器输出电流来提高终端充电功率和速率
快速充电系统包括快充标准,快充电源适配器,接口E-marker芯片,线缆,手机芯片,电池等多个部分。各部分都必须针对不同标准专门设计,才能实现快充功能,并且保证充电安全。
快充适配器
需要专门适配器将交流电降为所用快充协议规定的电压电流,并提供足够安全保证
快充线缆
需要能承载5A甚至更高的大电流,并且搭载接口芯片做识别、认证和保护
手机芯片
对电源管理IC和处理器提出更高要求,支持在手机软件界面充电类型选择和保护
快充电池
使用专门的快速充电电芯,充电倍率(充电电流/电池电量)至少在1.5C以上。目前市场上快充手机电池绝大部分都使用ATL电芯。

3. 快速充电标准众多,亟待统一
(1)市场快速充电标准众多
快速充电各家跑马圈地,标准不一。市场主流快速充电标准有高通Quick Charge方案,联发科Pump Express和OPPO VOOC方案等,华为和三星也有自己的快充方案。


(2)低压快充:联发科PumpExpress3.0和OPPO VOOC
联发科Pump Express3.0和OPPO VOOC采用低压大电流快充方法。联发科之前发布的Pump Express 1.0和2.0版本是高压快充路线,从Pump Express 3.0开始移到低压快充上来。在低电压下为了达到快速充电需要使用比较大的电流,充电线缆需要经过专门设计以承载大电流。PE3.0也是市场上首款采用USB Type-C/PD接口协议的低压直充方案。OPPO VOOC则采用恒定5V@4/4.5/5A标准提供高达20~25W功率。

低压快充技术充电效率高达95%以上。PE3.0快充方案仅需20分钟就能将手机电池从0充到70%。对于同样容量电池,使高通Quick Charge 3.0技术的小米Mi5需要40分钟,没有使用快充技术的iPhone 6 Plus需要1小时40分钟。相比PE 2.0,PE 3.0的功耗降低了50%,效率可提升至95%。效率大幅提升意味着即使使用大功率充电,充电器和手机发热也极为有限。PE 3.0快充技术将集成于联发科Helio P20及之后版本的处理器中,终端产品将于2016年末上市。

(3)高压快充:高通Quick Charge为代表
高通QuickCharge采用高压快充标准。得益于在手机处理器端的统治级地位,目前有超过100种智能手机都采用高通Quick Charge的方案,现已发展到QC3.0。QC3.0采用高压快充技术,通过3.6~20V动态可调节电压和最大3A电流以实现最大36 W充电功率。同时,QC 3.0采用了最佳电压智慧协商(INOV)技术,可让受电装置自行判断,以最适合的功率级别进行充电,将能源转换效率最大化。

QuickCharge标准兼容USB Type-C接口。高压快充的方案使得用普通线缆就可以满足充电要求。但由于充电技术的不同,总体效率和充电速度比联发科的低压快充方案要低一些。Quick Charge 3.0效率较第二代提升最高达38%,并有额外的机制用以保护电池寿命周期。此外,若与高通技术公司最新、最先进的并联充电模组同时使用,Quick Charge 3.0能较第二代提升最高达27%的快速充电速度,或者减少最高达45%的功率耗损,且比Quick Charge 1.0充电速度快2倍。

4. USB PD将借助USB Type-C统一快速充电标准
(1)低压快充技术将成为主流快速充电方式
国产手机增长迅猛,取得话语权。随着华为、OPPO、Vivo等国产手机厂商在全球份额不断扩大,中国厂商产业链整合能力提升,将可以取得快速充电市场的主导权。相比高压快充方式,低压大电流在实现同样功率下效率更高,充电器和手机发热更少,将占据市场主流。

OPPO“充电五分钟,通话两小时”深入人心。OPPOVOOC闪充使用低压大电流技术,在5V电压下提供高达5A电流,最早用于Find 7机型,大获成功后扩展到R7、R5、N3等更多机型。常规手机micro USB接口为5针,电池也为4~5个触点。OPPO VOOC手机重新设计了充电器和线缆,达到7针8触点,增加的针和触点得以支持更大电流而满足快速充电要求。在新的2C甚至5C充电倍率快充电芯和Type-C接口线缆支持下,后续机型的充电电流有可能达到8A或者更高,导致充电功率也进一步增加。

(2)USB Type-C将是USB PD最佳选择
USB Power Delivery是USB开发者联盟在智能手机的USB BatteryCharge标准之后提出的最新的电力传输标准,目前已发展到USB PD 3.0标准,具有以下特点:
充电功率提升,在现有USB标准上,提高电力传输能力到100W;
充电方向灵活,电力传输方向不固定,充电受电设备可以指定;
在多外设之间优化电力传输;
智能充电管理;
允许低功率充电;
USBPD传输电流能力大幅增强。目前主流智能手机使用的充电接口和数据线基于Micro USB,不能承载过大的电流。USB Type C接口的触点数量数倍于Micro USB接口,这就使得它能承受的电流强度大大增加,适合快速充电技术应用。同时Type C接口芯片中加入了互相识别的E-marker芯片,可自动识别充受电设备,确保充电安全,并且支持双向充电。



USBType-C与USB PD协议共生,有望统一快速充电标准。USB PD可兼容5V/12V/20V不同充电电压和1.5A/2A/3A/5A不同充电电流,最大支持高达100W充电功率。同时,USB PD可以将电源线和信号线整合至同一条线缆内。除了能够给手机、平板等移动设备充电外,还可给笔记本等以前无法通过USB充电的设备快速充电。USB PD设定了10W、18W、36W、60W、100W五级充电规格,不仅充电功率强悍,更可以实现双向充电。

(3)搭配认证协议,提升充电应用安全性
功率提升需要接口芯片保证安全性。由于USB Type-C搭配USB PD可实现高达100W的充电功率,在高压大电流下,确保安全性尤为重要。USB Type-C会在设备接口芯片中实现界面、线材、终端设备的交互授权与认证机制,确认终端可接受的电力传输模式。与终端设备互连时,可以由用户决定是否以对应最高功率进行电力传输,增加设备使用安全意识。
多家公司都已经发布了不同种类的接口控制芯,有TI、Cypress、Lattice、Analogix、Dialog、Parade,Fairchild,成绎半导体,台湾钰创,VLI,羽博等。Oppo和华为手机使用TI接口芯片做握手通讯和电源管理。在CES 2016上,赛普拉斯推出了全球首款双端口USB Type-C PD控制器EZ-PD CCG4。该控制器集成ARM Cortex-M0处理器、128KB闪存、两个供电场效应晶体管和四个为系统提供过压和过流保护的模数转换器,可用于存储双固件映像,从而实现无故障安全引导,提高系统的可靠性。