【導讀】揚聲器，俗稱喇叭，是一種將電信號轉換為聲波的電聲換能器件，是音響、電視機、收音機等電子產品中的核心組件。從1925年 Chester W. Rice 和 Edward W. Kellog 發明的第一個現代電動式揚聲器到今日的MEMS微型揚聲器，這項技術已經走過了近一個世紀的發展歷程。
揚聲器，俗稱喇叭，是一種將電信號轉換為聲波的電聲換能器件，是音響、電視機、收音機等電子產品中的核心組件。從1925年 Chester W. Rice 和 Edward W. Kellog 發明的第一個現代電動式揚聲器到今日的MEMS微型揚聲器，這項技術已經走過了近一個世紀的發展歷程。
本文將全面解析揚聲器的技術原理、市場現狀與選型要則，為工程師和音頻愛好者提供一份實用的技術參考。
01 揚聲器工作原理與分類
揚聲器的基本工作原理基于電磁感應定律。當音頻電流通過置于磁場中的音圈時，會產生隨音頻信號變化的磁場，該磁場與永久磁鐵的磁場相互作用，驅使音圈沿軸向振動，帶動振膜使周圍空氣振動，從而將電能轉換為聲能。
根據換能機理和結構，揚聲器可分為動圈式（電動式）、電容式（靜電式）、壓電式、電磁式等多種類型。其中電動式揚聲器因具有電聲性能好、結構牢固、成本低等優點，應用最為廣泛。
按工作頻率劃分，揚聲器可分為低音、中音和高音單元。低音揚聲器通常采用大尺寸紙盆，專注于重放低頻信號；高音揚聲器則使用小尺寸振膜，專注于高頻信號重放。理想揚聲器的頻率響應范圍應為20Hz-20kHz，覆蓋人耳可聽范圍，但單只揚聲器很難實現如此寬頻帶的均勻重放。
02 關鍵性能參數與選型要則
選擇合適的揚聲器需要考慮多項技術參數，包括標稱功率、額定阻抗、頻率響應、靈敏度和失真度等。
標稱功率（額定功率）是指揚聲器在額定不失真范圍內允許的最大輸入功率，是揚聲器能長期穩定工作的功率上限。最大功率則是揚聲器在某一瞬間能承受的峰值功率，通常應為標稱功率的2-3倍，以保證可靠性。
頻率響應表示揚聲器能夠重放的聲音頻率范圍，當聲壓下降為中音頻信號的某一數值時的高、低音頻率范圍，就是揚聲器的頻率響應特性。實踐中，頻率響應曲線越平坦，表示揚聲器對各頻率信號的還原度越高。
指向性用來表征揚聲器在空間各方向輻射的聲壓分布特性，頻率越高指向性越差，紙盆越大指向性越強。這一特性直接影響聽音區域的寬度和最佳聽音位置的選擇。
對于超低音揚聲器的選型，還需考慮箱體結構設計。密封式箱體反應較快，還原度好，但需要較大的功率放大器推動；低音反射式箱體則能提供更佳的低音下潛，效率較高且低頻頻量感更足，但體型通常較大。
03 揚聲器成本結構與市場分析
揚聲器的成本構成復雜，從入門級到高端產品價格跨度極大。入門級超低音揚聲器價位在千元左右，中階產品約一萬元，高階產品則可達兩萬元以上。一些頂級旗艦型號甚至可達六位數價格。
以華為AI音箱2為例，其BOM表總成本約為33.52美元（折合人民幣225.08元），包含組裝費。其中主控IC成本為16.2美元，占比48.3%。該音箱全部443個組件中，中國大陸提供114個組件，占總成本的51.6%，成本占比最高。
元器件成本TOP5分別是AP（應用處理器）、音頻ADC（模數轉換器）、RAM（內存）、ROM（存儲器）及麥克風。這一成本結構反映了智能音箱從傳統音頻設備向智能化平臺的轉變。
MEMS揚聲器作為新興技術，市場規模正快速增長。2024年全球市場規模約22.8億元，預計到2031年將接近140.4億元，年復合增長率達29.7%。這一增長主要受益于TWS耳機微型化需求、AR/VR設備的空間音頻升級以及助聽器等醫療設備的高端化迭代。
04 元器件選型與頭部原廠對比
揚聲器系統的選型需綜合考慮應用場景、性能要求和成本目標。對于語音芯片，需關注采樣率與信噪比：高采樣率（如16位ADC）可減少聲音失真，信噪比≥75dB能有效降低背景噪聲。專業音樂錄制需選擇高端芯片，而玩具類應用則可選擇成本較低的MP3格式芯片。
下表展示了全球MEMS揚聲器頭部廠商的市場格局與技術特點：
對于不同應用場景，芯片選型策略也有差異：玩具/人聲錄制可選擇成本較低的ADPCM或MP3芯片；專業聲卡/音樂錄制需高保真芯片，支持WAV無損格式；大音量場景則應優先選D類功放芯片，輸出功率≥3W且效率>90%。
國產芯片如環芯AC8VM系列性價比高，可避免臺系芯片的兼容性問題。在需要高可靠性的工業級應用中，建議選擇寬電壓設計的芯片。
05 創新趨勢與未來展望
MEMS揚聲器代表了揚聲器技術的最新發展方向。相比傳統動圈揚聲器，MEMS技術通過硅基振膜和微納工藝實現了極致輕薄（厚度<1mm）、高度一致的頻響（誤差±0.5dB）以及更低的功耗（能耗降低可達40%）。這些特性使其特別適用于開放式耳機、智能眼鏡、可穿戴設備等尺寸受限的終端。
另一方面，分流揚聲器吸聲結構作為半主動吸聲技術的新方向，兼有穩定性高和卓越吸聲性能的優點。研究表明，通過優化設計，分流揚聲器吸聲結構在100-450Hz內平均吸聲系數的實測值可大于0.65，顯著提升了低頻吸聲性能。
材料科學的發展也在推動揚聲器技術創新。例如，當振膜出現適當的分割振動時有利于分流揚聲器結構吸聲性能的提升。這意味著未來揚聲器設計可能會更加注重材料的智能控制和結構優化。
在音頻設備智能化大潮下，無線連接、智能音頻處理、多房間同步播放等功能已成為標準配置。這些功能不僅提升了用戶體驗，也為揚聲器技術開辟了新的應用場景和市場空間。
結語：揚聲器技術正經歷從傳統動圈到MEMS微聲時代的跨越。國際頭部廠商憑借技術專利占據高端市場，中國本土企業則依托制造優勢和成本競爭力快速追趕。未來，隨著TWS耳機、AR/VR和可穿戴設備的普及，揚聲器將向更微型化、低功耗和高保真方向演進，成本控制與技術創新同樣重要。
推薦閱讀：
貿澤新一期Talks Tech上線：FIRST創始人分享STEM教育使命
