设为首页| 添加收藏| 手机

新闻资讯

Type-C快充,音频与视频的革命(下)
--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(下)
作者:兰飞老师 2016.09.05
一、 Type-C开启智能数字音频时代

我们认为苹果公司在iPhone 7中取消3.5mm模拟音频接口,直接使用Lighting接口传输数字音频是大概率事件。Android阵营将紧跟苹果的脚步,使用USB Type-C接口传输音频。这将直接掀起一场智能手机的接口革命,并且引发一系列创新。

1.数字流媒体快速发展,推动手机音频系统做出整体改善
随着版权保护意识的增强,付费音乐渐成主流。高品质无损音频是付费音乐的主要特色。手机音频是音源、音频处理和音频输出三位一体的系统,音源端的改善和对数字高清音频、高保真音乐的追求,将促使手机厂商在音频输出端取消已经使用多年的3.5mm模拟音频端子,采用数字音频接口,进而带来手机和耳机结构的变化。
(1)数字流媒体市场增长迅速,用户规模巨大
截止2016年第一季度末,中国手机音乐客户端用户规模持续增长,目前已达4.5亿人。其中,70%的用户每天都会多次听音乐,近一半的用户每天听音乐时长超过1小时,73.9%的用户每天听音乐超过半小时。


(2)政策法规推动付费音乐,产业进入良性循环
政策法规助力版权保护,音乐行业进入良性付费发展循环。2015年7月9日,国家版权局下发《关于责令网络音乐服务商停止未经授权传播音乐作品的通知》,在线音乐行业版权保护逐步到位。这一通知的发布具有深远的影响,将从根本上改变国内音乐市场形态,形成音乐创作、版权购买、用户付费、盈利分红,音乐再创作的正反馈循环,彻底改变以前版权得不到保护,创作无法延续的局面。同时,我们认为数字音乐市场的未来发展趋势可参照网络视频行业发展路线探索前行,未来在培养用户付费习惯,拓展原创音乐,发展在线演艺,拓展周边产品业务等方面均可获得更多的发展空间。目前国内市场已经形成海洋,QQ和阿里三大版权阵营。

用户付费习惯的养成具有长期效应,将从根本上改变数字音乐市场的消费模式。从统计来看,有支付能力的年轻客户更愿意为付费音乐买单,这一比例在26~35岁人群中占比达到45%,85后已成为付费音频消费主流。随着人口结构的改变,付费意识有望更加普及,将从根本上改变以往数字音乐市场的消费模式。
2.无损付费音乐倒逼手机音频做出整体改善
提供高品质音频在线试听和下载是付费音乐平台的主要特色。根据统计,目前在线音乐平台付费服务主要特色前三位分别是:
提供高品质音频,尤其是无损音频下载;
购买单曲、扩大版权,丰富曲库;
免费流量下载
高品质音频是付费音乐用户关注的首要目标,目的在于全面提升听觉体验。

无损音频将成高品质音频主流。高品质音频一般是指比特率在256kpbs及以上的音频文件,具体可分为有损压缩和无损压缩两类。常见的有损压缩音乐格式有MP3,WMA和AAC等,付费音乐客户端可提供256kbps和320kbps两类高比特率有损压缩音乐下载,而免费客户仅能下载128kbps的标准品质或更低比特率音乐文件。无损压缩常见格式有APE,FLAC、WMA Lossless和ALAC等,只有达到更高级别的付费用户才可以下载。

3.数字音频顺应潮流而生,耳机和音频设备直接受益
音频系统具有短板效应,为了高保真的重现声音信号,需要同时在音源、音频处理和音频输出端做出改进。数字音频市场的快速发展解决了高清、无损音源的问题,音频处理和音频输出端也需要同步改善。这种情况下,数字音频应潮流而生。安卓苹果两大阵营将使用Type-C/Lighting取代3.5mm模拟音频接口,数字耳机和音频设备直接受益。

(1)3.5mm模拟音频接口已成手机轻薄化的设计瓶颈
电子设备更轻更薄的需求,以及市场对数字高清音频、高保真(HiFi)音乐的追求,将促使厂商在音频输出端取消已经使用多年的3.5mm模拟音频接口,采用数字音频接口。
模拟音频接口属于TRS接口家族,本质是同轴电缆传输,常见的三段式接口为TRS端子,四段式为TRRS端子。在接口尺寸方面,1/4英寸(6.35mm)、1/8英寸(3.5mm)和3/32(2.5mm)这三种应用的最多。其中用于高端音响上的6.35mm接口从1878年开始应用至今,已经有近130年的历史。

手机等电子设备轻薄化设计是消费者和厂商一直以来不懈的追求。目前主流手机厚度已全面降至7mm以下,最薄的Vivo X5Max仅有4.75mm,考虑到3.5mm毫米音频接口本身尺寸和对应封装模组的厚度,已经接近设计极限,手机进一步轻薄化遇到严重瓶颈。而Type-C接口的尺寸是8.3mm X2.5mm,接口宽度降低近了30%。

(2)手机内部复杂电磁环境不适合高质量模拟音频处理
音频处理系统可分为音源、音频处理和音频输出三部分。
音源:无损音频将成市场主流
音频处理:编码解码器(Codec)和放大器;Codec用于提供足够精度和速度的编解码能力,核心是数模转换器;放大器用于将解码后的模拟信号放大到足够功率以驱动输出端不同负载;
音频输出:有线、无线耳机,扬声器、音箱等

目前手机和其他电子设备内部处理的都是模拟音频信号,原始音频信号经过内部解码器解码后转为模拟信号,再经过放大或者直接输出到3.5mm接口。但是手机内部要同时处理射频、模拟和数字多种信号,电磁环境复杂。音频信号是高精度小信号,很容易受到干扰产生失真,再经过PCB板和3.5mm接口又会产生功率损耗,最终影响输出音质。

(3)苹果和安卓两大阵营齐发力,可以和3.5mm说再见
取消3.5mm音频接口的实现主要在于将原本位于手机内部的编码解码器和放大器等音频处理芯片转移到Lighting或者Type-C接口、线控或者耳机腔体中。如果直接采用未解码的数字音频信号从数据接口输出,在手机外部完成解码和放大,则可以减少失真,带来较高隔离度。随着集成电路工艺的进步,SoC、SIP技术的发展,音频芯片的面积和功耗不断减小,在技术上也支持将芯片从手机主板移出到耳机中。

苹果阵营
CirrusLogic已为MFiLighting耳机提供开发套件。苹果的音频解码芯片独家供应商Cirrus Logic已于2016年6月30日宣布推出基于苹果官方认证的MFi耳机开发套件,协助OEM厂商快速开发出Lighting接口的数字耳机。与iPhone 6s相比,新的方案将原来位于手机主板上的音频处理芯片转移到Lighting接口耳机线控中,在手机中实现全数字音频,有效减少内部信号的干扰和衰减从而提升音质。同时,数字接口赋予音频更多的功能,比如搜集用户听音乐的风格和习惯数据,与iOS平台App结合,实现数字均衡调音等。

数字耳机根据外置音频处理芯片位置的不同,在具体实现上有4种方式:
Type-C/Lighting接口:适合较小面积芯片,易于防水设计
耳机线控:Cirrus Logic MFi方案,可方便与线控功能集成
耳机腔体:适合头戴式耳机,具有较大空间,距离发生单元最近,处理效果最好
音频Dongle:外置声卡,台式机时代音乐发烧友使用过,Type-C/Lighting转3.5mm附件,很可能作为iPhone 7随机配件

安卓阵营
乐视发布Type-C数字接口CDLA手机。作为Android阵营一员,乐视于2016年4月发布了全球第一款取消3.5mm接口,直接使用Type-C传输音频的CDLA手机。



(4)产业巨头支持数字音频变革
谷歌:2014年从安卓5.0操作系统开始就支持USB音频输出
苹果:预计从iPhone 7开始取消3.5mm接口,使用Lighting和蓝牙直传数字音频
英特尔:2016年4月,Intel在IDF 16信息技术峰会上展示了USB-C耳机插孔设计,用于取代传统的3.5mm耳机插孔,希望通过采用USB-C接口促进模拟音频向数字音频的转变
Cirrus Logic: 2016年6月30日,苹果音频芯片供应商Cirrus Logic发布MFi Lighting耳机开发套件
Conexant:2016年6月29日发布业内第一款USB Type-C单芯片音频解决方案CX20888,并且带主动降噪功能,为5mmx 5mm x 0.5mm 81Pin BGA封装。


4.智能数字耳机赋予可穿戴无限可能
传统耳机增长稳定,欧美是主要市场。据Grand Market Insights预测,不考虑随手机附带的耳机,2015年全球耳机市场规模已达100亿美金,并且有望在2023年超过182亿美金,年复合增长4.6%。2015年全球出货3.5亿个耳机,2023年有望超过4.6亿个,年复合增长3.9%。索尼是世界上最大的耳机厂商,市场份额为17%,苹果及其子品牌Beats市场份额为11%。索尼和苹果占到耳机市场营收的47%,Beats和Bose占到高端耳机市场的40%。


支持Type-C或Lighting接口的数字耳机将成有线耳机市场主流。目前市场上耳机还是以3.5mm为主,但随着更多一线手机厂商的加入,数字耳机将成市场主流。现有市场将出现两类机会:一是新增数字耳机体量逐渐增大,占据市场主流;二是3.5mm音频Dongle(USB声卡)作为过渡形式开始放量。无论是数字耳机还是音频转接件,内部都包括了音频处理芯片,均价值不菲。
耳机数字化产生更多新的应用。传统耳机仅仅是音频设备的附件,而数字耳机在耳机接口、线控、腔体中置入音频处理芯片和运算芯片,使得耳机摆脱了传统意义的音频附件功能,也为增加更多传感器和功能提供了可能。比如耳机可以写入身份标识,与手机通讯进行身份识别;可以判断自己喜欢的音乐风格,自动进行硬件调音;可以与流媒体音乐结合,自动辨别盗版等。
智能耳机开始登上舞台。受运动健身、健康监测、消费娱乐等需求驱动,智能耳戴式设备(Hearables)集成音乐播放器、无线连接和多种传感器,并带有防水、降噪和高保真等新增功能,开始登上舞台。综合应用传感体系、智能语音交互和智能推荐算法等人工智能解决方案也将出现在智能耳机中,成为推动市场的关键因素。据WiFore Consulting公司预测,Hearables市场将是增长速度最快的可穿戴市场,其市场规模预计到2020年,将会增至160亿美元以上。

二、 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
USBType-C可同时兼容等多种视频标准。USB Type-C通过交替模式(Alternate Mode)提供兼容Display Port、SuperMHL、HDMI、VGA等信号的功能。英特尔在第三代 Thunderbolt 接口标准中全面兼容 USB Type-C,可实现双4k视频传输,传送速率高达40Gbps。

显示器,平板电视到VR/AR是Type-C在视频应用的渗透路线。USB Type-C在显示方面的渗透已经从LCD显示器开始,并且逐步向平板电视和其他显示设备推进。宏碁已经推出了业内首款Type-C显示器R1,集视频和充电于一身,厚度仅7mm。华硕也推出了使用UBS Type-C的便携式显示器MB169C+。

2. USB Type-C将成为VR/AR与主机连接的主流技术

轻便性是VR/AR头戴式设备的重要需求。Oculus和HTC Vive使用三至四根线缆连接PC和VR设备,严重影响用户体验。LG 360 VR只需一根USB Type-C线缆,就可实现所有功能,让使用更轻巧,更便携。除了减少连接,高分辨率和刷新率也是VR进一步的发展趋势,Type-C支持高清视屏传输,DisplayPort Alt Mode有高达20Gbps的带宽,使得在低功耗的前提下,可以支持全高清、3D、4K超高清和全屏幕输出,以及更高的分辨率和刷新率。VR/AR设备使用的Type-C线缆都是全功能高品质线缆,同时集成快充和音视频功能,代表了消费电子的最高要求,成本将是一般手机线缆的数倍。


三、 Type-C产业链和投资机会

1、Type-C产业链分析
如我们前文所述,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)、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。
我们从USB IF发布的TYPE-C标准制定贡献者可一睹其产业链阵容,从上游的芯片环节(处理器及芯片组、接口控制芯片),到系统平台(微软、谷歌、苹果),到系统厂(手机、电脑、平板灯),到连接器/线缆厂商(端子、线材等),再到存储、测试环节,均是各自环节的龙头公司在推动。



1、Type-C连接器/线缆
从产业链环节来看,最受益的即是Type-C连接器/线缆厂商。
如我们上文分析,因为技术标准提高和制造工艺提升,不同功能Type-C线缆价格数倍甚至数十倍于普通Mirco B线缆,随着接口统一趋势的形成,兼容快充、高速数据传输、视频转换等多种功能的高端Type-C线缆放量会更显著,接口统一同时也带来了巨大的转接线市场空间,以及衍生的智能音频和视频的机会,市场潜在规模接近千亿。
另一方面,Type-C的技术门槛远高于普通线缆,市场集中度会显著提升。尤其是支持3A以上快充、USB 3.1等的快充高速数据线,其线材有特殊要求、另外需要集成接口控制芯片,导致能做的厂商非常少。但普通的3A以下充电、USB2.0低速传输的Type-C因只需要普通线材并且不需要集成接口芯片其门槛相对低,但价格也在10块以内了。
2、快速充电产业链
我们在前文已经详尽分析快充产业链的技术和市场,当前手机市场的绝大部分Type-C手机还不是真正意义上的快充,未来还存在非常大的渗透空间。在诸多技术路线中,手机的快充趋势应该是低压升流方案,也即朝5V2A->5V3A->5V5A/4.5A->5V5A+的技术路线进化,这种方案不需要使用专用的升压芯片、发热小,只需使用专用线材和握手芯片即可,从OPPO R9“充电5分钟,打电话2小时”的认可可见一斑,我们相信后续更多手机厂商会加入到5V5A及5V5A+的市场上来。在电脑、电视端,则会更多使用USB PD来支持高压高流方案。Ti, Cypress, NXP等诸多芯片厂商亦已推出相应的融合电源管理和Type-C的芯片解决方案出来。我们了解到在连接器线环节,立讯精密已经参与了目前最主要的几家大电流快充手机厂商的主力供应链。
除了连接线和芯片之外,快充系统还需要快充电源适配器和电池/电源管理系统等的支持。在适配器环节,因为要在体积不变的情况下,通过升流或升压形式来提高输出功率,对适配器的要求有进一步提升,快充适配器是普通适配器价格的几倍。我们亦了解到,顺络电子经过多年研发在小功率平面变压器TPP领域获得突破,平面变压器高频,低造型,高度很小而工作频率很高,非常适用于快充变压器,其已经规划较大产能的变压器自动化产线,并已经给国内知名手机厂商提供了快充平面变压器方案,公司的功率电感亦能应用于适配器中。此外,艾华集团的高分子固态铝电解电容器是快速充电适配器标配元件,在华为等手机充电器中大规模使用,高分子固态铝电解电容相比传统铝电解电容更耐高压,寿命更长,其是国内固态电解电容工艺最好的厂商之一。另外,对于电池部分,因为快充充电电流增大,其对电池Pack以及BMS电源管理模块提出新的要求,尤其是BMS模块上需要加入专用的过流保护功能,在国内相关受益标的包括欣旺达和德赛电池,而对于快充电芯,ATL占据主要市场份额,目前已经可以提供高达5C充电倍率电芯。
3、智能数字音频产业链
我们前文分析了取消3.5mm接口以及未来数字音频升级的趋势。对轻薄化、无损音乐、降噪、运动传感、防水等的诉求催生了这一市场,尤其是智能数字耳机和转接头的潜在市场容量相对传统耳机会增加数倍。
此外,在音频芯片环节,苹果独家音频芯片供应商Cirrus Logic抢得先机。Cirrus Logic已经发布了MFi Lighting数字耳机解决方案,并且将是未来苹果数字耳机及转接方案的独家音频芯片厂商,受益非常显著,其他传统音频芯片巨头TI BB、ESS、Philips等也会推出面积功耗优化后的芯片方案以适应数字耳机放量需求。
4、接口芯片
芯片环节,TI、NXP、Cypress、Via、Dialog在快充芯片占据统治地位。TI基于在电源管理方面的优势,推出多款USB PD芯片已用于主流手机厂商。NXP则提供Wall-to-Battery(墙上快充插座到设备电池)整体快充解决方案。硅谷数模(Analogix)和莱迪思半导体(Lattice)在Type-C视频芯片方面各有优势。Analogix推出SlimPort接口芯片,主要用于Type-C Display Port Alt Mode;而莱迪思借助已收购的公司矽映(Silicon Image)在视频方面深厚积累,力推Type-C Alt Mode传输MHL和superMHL方案。莱迪思已发布全球首款Type-C接口同时支持4K 60fps RGB/4:4:4视频以及USB 3.1 Gen 1或 Gen 2数据的superMHL解决方案。