細(xì)數(shù)TWS耳機(jī)都有哪些傳感器？

小強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室

相信大家在日常生活中已經(jīng)對(duì)一些現(xiàn)象習(xí)以為常了，比如：樓道里有人進(jìn)來(lái)燈就會(huì)亮，智能手機(jī)會(huì)根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)屏幕亮度，TWS耳機(jī)打開(kāi)盒蓋就能與已配對(duì)手機(jī)連接等等。智能化體驗(yàn)的背后，離不開(kāi)傳感器類產(chǎn)品的應(yīng)用。
傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，能感受到需要測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

TWS耳機(jī)為了在使用過(guò)程中更好地對(duì)使用者意圖做出判斷和反應(yīng)，也采用了很多類型的傳感器。例如前面提到的TWS耳機(jī)開(kāi)蓋即連功能，需要用到霍爾傳感器；戴上耳機(jī)即可播放音樂(lè)，需要用到光學(xué)傳感器或者電容式傳感器；耳機(jī)的觸摸控制或敲擊控制，則需要電容式傳感器或加速度傳感器。
今天我愛(ài)音頻網(wǎng)就跟大家聊聊TWS耳機(jī)里應(yīng)用的各類傳感器。
一、TWS耳機(jī)里有哪些傳感器、具體作用是什么？
概括來(lái)說(shuō)，目前TWS耳機(jī)里的傳感器主要有5方面的作用，分別是：入耳檢測(cè)、人機(jī)交互、拾取聲音、虛擬音效和健康輔助。下面我們逐方面來(lái)了解。
1、入耳檢測(cè)

登錄/注冊(cè)后可看大圖

入耳檢測(cè)又稱佩戴檢測(cè)功能，不同品牌有不同的命名方式，應(yīng)用于TWS真無(wú)線耳機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)以下幾大功能：
判斷用戶是否佩戴/摘下耳機(jī)，讓手機(jī)自動(dòng)播放/暫停播放音樂(lè)；如果用戶摘下耳機(jī)長(zhǎng)時(shí)間未佩戴并且沒(méi)有放回充電盒，耳機(jī)會(huì)自動(dòng)休眠/關(guān)機(jī)，以節(jié)省電量；提升真無(wú)線耳機(jī)單/雙耳使用的體驗(yàn)，一只摘下、另一只繼續(xù)播放，切換更無(wú)縫。
2、人機(jī)交互

登錄/注冊(cè)后可看大圖

人機(jī)交互主要是指TWS耳機(jī)可以通過(guò)人體不同的觸摸動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)耳機(jī)音頻的播放暫停、上下曲切換、音量大小調(diào)節(jié)、智能語(yǔ)音喚醒等更多功能。這樣在使用TWS耳機(jī)時(shí)可以在一定程度上脫離手機(jī)，方便快捷。圖為華為FreeBuds Pro真無(wú)線降噪耳機(jī)豐富的人機(jī)交互功能。
3、拾取聲音

登錄/注冊(cè)后可看大圖

TWS耳機(jī)內(nèi)用于拾取聲音的傳感器為麥克風(fēng)，常見(jiàn)的類型有駐極體麥克風(fēng)和硅麥克風(fēng)兩種。麥克風(fēng)主要用來(lái)收集耳機(jī)外部的聲音，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸給主控芯片處理，以實(shí)現(xiàn)耳機(jī)的主動(dòng)降噪、語(yǔ)音通話、通話降噪、環(huán)境音模式、語(yǔ)音助手喚醒等功能。
4、空間虛擬音效

登錄/注冊(cè)后可看大圖

TWS真無(wú)線耳機(jī)的特殊音效功能是近年來(lái)興起的、用戶關(guān)注度很高的一項(xiàng)功能。目前已經(jīng)應(yīng)用的有索尼的360臨場(chǎng)音效、蘋果的空間音頻、三星的360度音效等。這些音效功能有的是依靠純軟件算法實(shí)現(xiàn)，有的是依靠六軸傳感器或陀螺儀配合相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)的。
5、健康輔助

登錄/注冊(cè)后可看大圖

目前可穿戴設(shè)備中主打健康輔助功能的產(chǎn)品以智能手表和智能手環(huán)為主，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟了。TWS耳機(jī)也具備與人體親密接觸、佩戴方便的特點(diǎn)，對(duì)于健康檢測(cè)功能能夠有很好的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)心率和體溫、輔助聽(tīng)力等與健康輔助相關(guān)的功能。圖為華米 Powerbuds真無(wú)線運(yùn)動(dòng)耳機(jī)的心率監(jiān)測(cè)功能。
以上提到的TWS耳機(jī)傳感器的5大作用，每一種都由多種傳感器方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，新類型的傳感器在不斷涌現(xiàn)，原有傳感器的技術(shù)也在持續(xù)迭代。
二、TWS耳機(jī)傳感器的主要生產(chǎn)廠商

登錄/注冊(cè)后可看大圖

我愛(ài)音頻網(wǎng)根據(jù)以往拆解和市場(chǎng)調(diào)研了解到，目前TWS耳機(jī)傳感器市場(chǎng)的主要廠商有：
光學(xué)入耳檢測(cè)方案：DYNA敦宏科技、Huayi華羿科技、LITEON光寶科技、Solteam捷騰光電、Tianyihexin天易合芯、TXC晶技 等。
電容入耳檢測(cè)方案：Azoteq、GOODiX匯頂科技、tongtek通泰 等。
觸摸交互方案：Azoteq、CSC-IC菉華半導(dǎo)體、GOODiX匯頂科技、tongtek通泰、VINKA永嘉微電、VINTEK元泰 等。
壓感交互方案：NDT紐迪瑞、TacSense鈦深科技 等。
敲擊交互方案：BOSCH博世、MiraMEMS明皜傳感、QST矽?？萍?、Silan士蘭微電子、ST意法半導(dǎo)體 等。
可生產(chǎn)硅麥克風(fēng)的廠商有：AAC瑞聲科技、Easybond芯易邦電子、GETTOP共達(dá)電聲、Goertek歌爾、Knowles樓氏電子、MEMSensing敏芯股份、RAYKING瑞勤電子、XINGANG新港電子 等。
可生產(chǎn)語(yǔ)音加速度傳感器的廠商有：BOSCH博世、ST意法半導(dǎo)體 等。
可生產(chǎn)VPU語(yǔ)音處理單元的廠商有：BES恒玄、Goertek歌爾、MEMSensing敏芯股份、Sonion丹麥聲揚(yáng) 等。
可生產(chǎn)六軸傳感器/陀螺儀的廠商有：BOSCH博世、ST意法半導(dǎo)體、TDK 等。
可生產(chǎn)健康監(jiān)測(cè)類傳感器的廠商有：GOODiX匯頂科技、Maxim美信、TI德州儀器 等。
如有更多傳感器原廠歡迎與我愛(ài)音頻網(wǎng)及時(shí)聯(lián)系，我們希望能夠幫助到大家：）
三、TWS耳機(jī)傳感器的技術(shù)門檻和主要挑戰(zhàn)有哪些？
1、傳感器的設(shè)計(jì)與裝配需要聯(lián)動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上多個(gè)環(huán)節(jié)
對(duì)于多數(shù)傳感器而言，由于其工作原理復(fù)雜，對(duì)裝配有較高要求，需要和產(chǎn)業(yè)鏈上多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行緊密配合。例如：光感芯片廠商需要和主控廠商一起調(diào)算法、服務(wù)PCBA廠商告知芯片擺放位置、指導(dǎo)殼子廠商如何安裝濾鏡、服務(wù)組裝廠培訓(xùn)濾鏡對(duì)準(zhǔn)等裝配細(xì)節(jié)。僅靠產(chǎn)品性能優(yōu)勢(shì)無(wú)法真正打開(kāi)市場(chǎng)，還需要提供完備的安裝指導(dǎo)服務(wù)，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上多個(gè)環(huán)節(jié)共同推動(dòng)產(chǎn)品的滲透率。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

2、提高靈敏度和綜合成本控制之間的平衡
傳感器在TWS耳機(jī)中起到判斷用戶操作意圖的作用，具有重要意義，因此對(duì)于傳感器而言，其高靈敏度、低誤觸率是最重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。而靈敏度和誤操作率與傳感器的工作原理、本身使用的材料或技術(shù)、以及調(diào)試的算法息息相關(guān)。
同時(shí)，作為耳機(jī)的重要元器件，傳感器的生產(chǎn)一致性和綜合成本也是非常重要的考量，這對(duì)廠商的生產(chǎn)品控、材料管理等方面都有非常高的要求。
四、TWS耳機(jī)傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是什么？
總體來(lái)看，作為應(yīng)用在TWS耳機(jī)上的傳感器，其未來(lái)發(fā)展將呈現(xiàn)以下兩大趨勢(shì)：
1、向多功能、智能化發(fā)展
作為人工智能技術(shù)的重要硬件基礎(chǔ)，傳感器在耳機(jī)中的應(yīng)用舉足輕重。TWS耳機(jī)的交互方式，從最初利用光學(xué)感應(yīng)原理來(lái)感知用戶的佩戴狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)摘下耳機(jī)自動(dòng)停止播放、戴上耳機(jī)恢復(fù)播放的簡(jiǎn)單交互，發(fā)展到可以進(jìn)行按壓、滑動(dòng)、敲擊等復(fù)雜的觸控交互。隨著智能語(yǔ)音技術(shù)的加入，TWS耳機(jī)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音交互，未來(lái)將向更加智能的環(huán)境自適應(yīng)方向發(fā)展。同時(shí)，TWS耳機(jī)還可以收集用戶體征數(shù)據(jù)，提供健康檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)播報(bào)等更為豐富的功能。
2、多傳感器融合趨勢(shì)

登錄/注冊(cè)后可看大圖

由于TWS耳機(jī)朝著小型化、輕量化、多功能方向發(fā)展，對(duì)傳感器也帶來(lái)了相應(yīng)的要求。為了實(shí)現(xiàn)小體積和輕重量，市場(chǎng)會(huì)推出越來(lái)越多的多合一傳感器方案，將不同的單個(gè)傳感器進(jìn)行組合搭配，在實(shí)現(xiàn)豐富的功能的同時(shí)維持小體積。比如Azoteq推出的集各種不同的傳感器于單一芯片的解決方案，應(yīng)用包括佩戴檢測(cè)，壓感，霍爾，旋鈕，有效的降低了耳機(jī)總體成本以及物料的采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn)。
進(jìn)一步從單項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，TWS耳機(jī)上的各類傳感器正在經(jīng)歷新一輪的技術(shù)迭代。

登錄/注冊(cè)后可看大圖

1、光學(xué)入耳檢測(cè)方案成趨勢(shì)

登錄/注冊(cè)后可看大圖

入耳檢測(cè)方面，目前主要有2條技術(shù)路徑：光學(xué)紅外激光和電容式感應(yīng)。根據(jù)我愛(ài)音頻網(wǎng)《2021TWS耳機(jī)行業(yè)白皮書(shū)》的調(diào)研數(shù)據(jù)，目前市場(chǎng)上光學(xué)傳感器的應(yīng)用僅占TWS耳機(jī)整體市場(chǎng)10%左右，占比不高但越來(lái)越受市場(chǎng)青睞。
品牌耳機(jī)追求更高的檢測(cè)精度和更好的用戶體驗(yàn)，傾向于使用成本相對(duì)較高但誤操作率較低的光學(xué)方案，約有80%的產(chǎn)品使用光學(xué)方案，從而給消費(fèi)者一種“旗艦產(chǎn)品才有”的感受。而白牌耳機(jī)更多出于成本和組裝便易度的考量，僅有約10%的產(chǎn)品使用光學(xué)方案，絕大多數(shù)產(chǎn)品使用成本相對(duì)較低的電容式方案。
從技術(shù)發(fā)展成本不斷降低和產(chǎn)品升級(jí)兩個(gè)角度來(lái)看，光學(xué)入耳檢測(cè)方案未來(lái)會(huì)被更多產(chǎn)品采用。
2、壓力傳感器的滲透率將逐步提高

登錄/注冊(cè)后可看大圖

在TWS耳機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，交互方式經(jīng)歷了從按鍵，敲擊，觸摸，壓力感應(yīng)，再到壓力和觸摸融合多個(gè)階段。目前市場(chǎng)上主要有3條技術(shù)路徑：電容觸摸、加速度計(jì)（G-Sensor）和壓力感應(yīng)。隨著蘋果在AirPods Pro上使用了壓力感應(yīng)傳感器，能夠在避免破壞耳機(jī)外觀一體性的情況下，實(shí)現(xiàn)類似物理按鍵的操控方式，并且擁有高靈敏度和準(zhǔn)確度，避免了誤觸和敲擊帶來(lái)的耳道壓力問(wèn)題。未來(lái)壓力感應(yīng)的滲透率將逐步提高。
3、高性能的硅麥、語(yǔ)音加速度計(jì)和VPU是剛需

登錄/注冊(cè)后可看大圖

目前TWS耳機(jī)采用的麥克風(fēng)單元主要有ECM駐極體麥克風(fēng)和硅麥克風(fēng)兩種，硅麥以體積小、可SMT、穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)逐步成為市場(chǎng)主流。硅麥產(chǎn)品當(dāng)下遇到的主要挑戰(zhàn)有： 常規(guī)性能硅麥需要較強(qiáng)的上下游產(chǎn)業(yè)資源整合能力和成本管控能力； 硅麥的封裝環(huán)節(jié)工序不可逆，對(duì)生產(chǎn)一致性要求高；MEMS芯片設(shè)計(jì)難度高、產(chǎn)業(yè)化周期長(zhǎng)，早期受限于市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模，國(guó)內(nèi)缺乏生產(chǎn)工藝。
不過(guò)隨著TWS耳機(jī)產(chǎn)品性能升級(jí)、市場(chǎng)需求量大，對(duì)于硅麥的需求也將進(jìn)一步攀升，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局將在未來(lái)2-3年逐漸清晰。
除麥克風(fēng)外，TWS耳機(jī)內(nèi)用于拾音的傳感器還有語(yǔ)音加速度計(jì)和基于麥克風(fēng)的VPU傳感器，可以幫助產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更好的語(yǔ)音喚醒和通話降噪效果，不過(guò)目前只有蘋果、三星、華為、google、漫步者等少量品牌在中高端產(chǎn)品上使用，未來(lái)成本降低有望進(jìn)一步普及。
4、虛擬空間音效、健康監(jiān)測(cè)是進(jìn)階

登錄/注冊(cè)后可看大圖

對(duì)于TWS耳機(jī)產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展，音效升級(jí)、功能升級(jí)勢(shì)在必行，有利于提升消費(fèi)者的整體使用體驗(yàn)、促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)。近年來(lái)，虛擬音效、助聽(tīng)、健康檢測(cè)等功能一直是品牌產(chǎn)品和用戶所關(guān)注的，目前也有很多廠商在做這方面的積極探索，相信未來(lái)會(huì)有更多芯片和算法廠商布局。
我愛(ài)音頻網(wǎng)總結(jié)
TWS耳機(jī)市場(chǎng)經(jīng)過(guò)四年快速發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，進(jìn)入新的產(chǎn)業(yè)升級(jí)階段。傳感器作為豐富TWS耳機(jī)功能、提升用戶體驗(yàn)的重要元器件，種類豐富、工作原理復(fù)雜，對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)有較高要求，相關(guān)供應(yīng)商都有很高的技術(shù)實(shí)力。
以上我愛(ài)音頻網(wǎng)從TWS耳機(jī)傳感器的應(yīng)用、技術(shù)門檻、主要廠商和發(fā)展趨勢(shì)四大方面為大家進(jìn)行了全面分析，更詳細(xì)的市場(chǎng)分析大家可以查看我愛(ài)音頻網(wǎng)近期發(fā)布的《2021TWS耳機(jī)行業(yè)白皮書(shū)》，也歡迎更多傳感器廠商聯(lián)系我們，為大家推薦優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)鏈資源！

-----------------------------