藍牙是一種無線通訊技術,透過無線電波來進行通訊,可讓裝置在短距離間交換資料,以形成個人區域網路。常應用於穿戴裝置(耳機、手錶)、醫療保健產品(心律監測器)、遊戲產品(無線搖桿)及電腦周邊設備(無線鍵盤滑鼠)等。藍牙技術從1998年發布的藍牙1.0到現今的藍牙5.0,兩個版本的數據可傳遞距離也從原本的10公尺增長到300公尺,而傳遞速度從原本的723.1Kbits/s進步到48Mbits/s。在藍牙技術裡,最廣為應用的就是藍牙耳機上,再連結行動電話形成無線通訊。
藍牙耳機隨著技術的不斷創新及改革,已從原本的單耳進步至頭帶式及頸掛式等,而一般的藍牙耳機為了維持連線品質和音訊同步,雙耳之間皆有線路相連,再透過藍牙無線傳輸與行動設備連接。除了藍芽技術進步外,在耳機的硬體設備上也有所創新,因而誕生了真無線藍牙耳機(TWS,True Wireless Stereo),TWS和一般藍牙耳機的最大差別在於TWS的雙耳不需要連接線來進行傳輸,而是靠兩個耳機間進行連線再與行動裝置連接。TWS能有此突破原因在於晶片扮演的重要角色,裡面重要的元件包含處理器、藍牙晶片、電源管理晶片、MEMS 麥克風、MEMS 加速度計等1,因為上述零件所組成的晶片模組,就可以使耳機間不用線相連。因為這樣使得使用起來少了束縛感而且更為輕巧,成為現代科技產品的新寵兒。因此,本文透過關鍵字「bluetooth、headphone、earphone、headset、chip、System on a Chip、SoC」及IPC「H04R2」等,初探全球藍牙耳機晶片相關的專利技術佈局概況。
一、全球藍牙耳機之晶片相關市場概況
近年全球藍牙耳機之晶片之相關技術生命週期(三年期/一年為期)概況顯示,該技術生命週期分析出依據專利申請數量與專利申請權人數隨時間之消長,觀察藍牙耳機之晶片產業所處之技術生命週期階段,如為:技術萌芽期、成長期、成熟期或是衰退期等。
如圖一之技術生命週期概況(三年期)顯示,橫軸為專利權人的投入量,縱軸為專利件數的申請量。相關專利的研發投入量自2000-2002年逐漸成長,專利申請人數及專利投入量為2015-2017年最為活絡,達394人與604件。
圖一 近年全球藍牙耳機之晶片之相關技術生命周期概況(三年期)
另外,針對一年期之技術生命週期圖顯示,相關專利申請件數於2002年開始逐年成長,專利投入量與專利投入人數皆於2017年達到高峰,約為234件及166人,客觀推論產業目前處於成長期。
近年全球藍牙耳機之晶片之相關專利概況如圖三顯示,相關技術的申請量2015年是個分水嶺,在此之前申請件數皆少於100件,2015年之後有快速成長的趨勢,最終於2017年達到最高點,約為234件;專利公開/公告數量亦於2015年加速成長並於2018年達到高點,約為245件。
(一)藍牙耳機之晶片近年專利申請與獲證資訊
全球藍牙耳機之晶片之專利申請與獲證數量如圖四所示,歷年專利申請數量約為1,142件,其中已獲證的發明專利約118件,獲證率約10.33%。
(二)全球前五大藍牙耳機之晶片之專利佈局國家或屬地
全球前五大藍牙耳機之晶片之專利佈局國家或屬地如圖五所示,其中以CN(中國)為最大屬地,占比達84.47%,其餘依序為US(美國)、WO(世界智慧財產局)、KR(韓國)及EP(歐洲專利局)。
二、藍牙耳機之晶片之專利技術分佈概況
藍牙耳機之晶片之專利技術與應用分佈之大分類如下圖六所示,自環狀圖自最大面積之色塊比例順時針方向得知,該技術主要涉及shell(外殼)、NFC(近距離無線通訊)、bluetooth earphone(藍牙耳機)、control chip(控制晶片)、wireless(無線)、audio(音頻)、bone conduction(骨傳導)、noise(噪音)、sensor(感測器)、intelligent(智能)等。且由此分析顯示,該技術亦為藍牙耳機之晶片之核心佈局的前十大技術與應用主軸,並於圖七顯示技術申請量最多的領域中之TOP 5申請權人。
圖七 於TOP1技術領域中TOP 5申請權人
上述之藍牙耳機之晶片主要技術涉及領域(細項分類),可配合下圖八之等高線圖相互比對,分析更細節之技術應用發展,並以高峰表示技術佈局之多寡。探勘近年專利技術的發展主要落在運動藍牙耳機、藍牙耳機充電裝置、骨傳導耳機及腦波感應等。
三、全球藍牙耳機之晶片相關產業之所屬競爭者分析
(一)相關所屬競爭者之技術佈局
根據圖九及圖十顯示投入該產業技術之標的公司,如GOERTEK INC.以紅色圓點標註,CHENGDU TENGYUE TECHNOLOGY CO LTD.以綠色圓點標註,HUAWEI TECHNOLOGIES COMPANY LTD.以藍色圓點標註,可看出相關標的公司於藍牙耳機之晶片相關技術之分佈概況。
圖十 相關標的公司佈局藍牙耳機之晶片之技術領域
(二)相關所屬競爭者之引證分析
下表顯示藍牙耳機之晶片相關領域中,產業競爭者之TOP 5平均引證分析,其中包含被引證數(Forward Citation)與引證數(Backward Citation)。若以次數為基準,被引證次數最多者為GOERTEK INC,引證次數最多者為KOSS CORP,分別達81次及579次。
表一 產業競爭者之TOP 5平均被引證/引證分析 | |||
Forward Citation | |||
Assignee/Applicant | Patent | Cited | Avg. citation |
GOERTEK INC | 99 | 81 | 0.82 |
KOSS CORP | 25 | 57 | 2.28 |
CHENGDU TENGYUE TECHNOLOGY CO LTD | 73 | 53 | 0.73 |
RES IN MOTION LTD | 10 | 18 | 1.8 |
BESTECHNIC SHANGHAI CO LTD | 8 | 5 | 0.63 |
表一 產業競爭者之TOP 5平均被引證/引證分析 | |||
Backward Citation | |||
Assignee/Applicant | Patent | Cited | Avg. citation |
KOSS CORP | 25 | 579 | 23.16 |
CHENGDU TENGYUE TECHNOLOGY CO LTD | 73 | 212 | 2.9 |
GOERTEK INC | 99 | 113 | 1.14 |
RES IN MOTION LTD | 10 | 36 | 3.6 |
BESTECHNIC SHANGHAI CO LTD | 8 | 34 | 4.25 |
(一)全球前五大藍牙耳機之晶片之CPC3技術分類號分佈
該些技術涉及控制元件、無線揚聲器、傳感器電路及立體聲通信耳機等。再者,透過CPC技術分類號的分析,提供給相關技術領域研發者,可利用此分類號更有效率地縮短前案的檢索搜尋,或比較相關前案技術特徵的時間。
表二 CPC技術分類號之詳細說明 | |
CPC | Definition |
H04R 1/1041 | Mechanical or electronic switches, or control elements |
H04R 2420/07 | Applications of wireless loudspeakers or wireless microphones |
H04R 3/00 | Circuits for transducers |
H04R 5/033 | Headphones for stereophonic communication |
H04R 2201/107 | Monophonic and stereophonic headphones with microphone for two-way hands free communication |
資料來源:各國專利局資料庫,華淵公司整理 |
(二)國家/屬地之主要IPC4分類
圖十二顯示TOP 5國家/屬地5及TOP 5 IPC之關係,在全球藍牙耳機之晶片相關技術中,可看出CN(中國)在H04R 01/10中佈局數量最多,件數達778件6。
表三 IPC技術分類號之詳細說明 | |
IPC | Definition |
H04R 01/10 | 受話器口;其所用之附件 |
H04R 03/00 | 用於轉換器之電路 |
H04B 05/00 | 近場傳輸系統 |
H04R 05/033 | 用於立體聲通信設備內之頭載耳機 |
H04R 01/20 | 用於獲得所需頻率或方向特性之裝置 |
五、全球藍牙耳機之晶片之相關文獻
(一)近5年相關文獻主要涉及議題
下圖十三顯示近5年相關文獻(期刊/會議錄)主要研究之Top 5議題為engineering(工程應用)、computer science(電腦科學)、telecommunication(電信)、transportation(運輸)、automation control system (自動化控制系統)。
(二)近5年發佈相關期刊之TOP 5國家/屬地
針對近5年發佈相關期刊之TOP 5國家/屬地中,主要以PEOPLES R CHINA (中國)為主,占26.51%。
(三)近5年文獻議題分佈概況
全球近5年藍牙耳機之晶片相關技術之相關文獻(期刊/會議錄)探討之議題分佈如圖十五,主要研究關於室內定位、天線、智能家電及機器人等。
(四)相關期刊之資訊
以下由近5年發佈之期刊中,搜尋出TOP 3引用數之期刊資料,詳如下表。
表四 藍牙耳機之晶片相關文獻一部分期刊資訊 | |
欄 位 | 文獻一 |
文獻來源 | IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS,33 (11): 2418-2428 NOV 2015 |
標 題 | Location Fingerprinting With Bluetooth Low Energy Beacons |
作 者 | Faragher, R |
被引用數 | 169 |
國 家 | USA |
表五 藍牙耳機之晶片相關文獻二部分期刊資訊 | |
欄 位 | 文獻二 |
文獻來源 | SENSORS,16 (5): - MAY 2016 |
標 題 | Smartphone-Based Indoor Localization with Bluetooth Low Energy Beacons |
作 者 | Zhuang, Y |
被引用數 | 85 |
國 家 | SWITZERLAND |
表六 藍牙耳機之晶片相關文獻三部分期刊資訊 | |
欄 位 | 文獻三 |
文獻來源 | IEEE TRANSACTIONS ON MOBILE COMPUTING,12 (7): 1363-1376 JUL 2013 |
標 題 | On Power and Throughput Tradeoffs of WiFi and Bluetooth in Smartphones |
作 者 | Friedman, R |
被引用數 | 74 |
國 家 | USA |
註1 | 3C新報,TWS 熱浪襲,晶片技術是關鍵。資料來源 |
註2 | H04R:揚聲器,微音器,留聲機的拾音器或類似的音響電氣機械轉換器;助聽器;公眾演講系統。 |
註3 | CPC:Cooperative Patent Classification |
註4 | IPC:International Patent Classification |
註5 | 此分析中的TOP 5國家/屬地係指整體產業申請數量前五名,如圖五,而非指各項IPC下的前五大申請國家/屬地。 |
註6 | 詳細比率請參閱圖五。 |
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