2018年独立负责音箱产品,面对汹涌的价格战,第一次开始高度重视成本设计,360音箱是一个战术成功,战略失败的产品,但是在产品功能设计、成本设计上,却是我产品生涯中的设计典范。在没有供应链量的优势的情况下,保质保量的达成了很低的成本设计,很多细节取舍成为后来竞品的学习对象。

360 AI音箱产品介绍及复盘

360智能音箱发布会

1、成本背景:面对价格战,成本是核心

2018年中,天猫精灵方糖成本174,小度补贴售价69的智能音箱成本超过190,京东补贴售价79的叮咚Mini2成本超过190,作为后来者,在没有补贴量的背书下,很难取得成本优势。音箱项目目标达成比天猫精灵方糖更低的成本实现,目标199售卖平出或者微亏。

图:2018年补贴到百元以内的三款代表音箱

2、竞争策略:更好音质,错位竞争

3    竞品方案对比

名称

天猫精灵M1

小爱同学

叮咚mini2

小度智能音箱

芯片方案

MT8516

A112

MT8516

A113X

存储

128+128

256 +256

256+128

128+128

麦克风数量

4

6

6

3麦环形

音频方案

3W 4Ω全频+2被动

2.25英寸10W全频内磁+2被动,扬声器灵敏度82dB/m/W

1个1.5英寸 2W 4Ω全频
扬声器灵敏度82dB/m/W

1.75英寸 5W

系统

Linux

Linux

Linux

Linux

3.5输出

灯带

12颗环形灯带

12颗环形灯带

12颗环形灯带

顶部一颗

交互

5个按键

5触摸按键

4按键

顶部4按键

电源

12V 1A DC

12V 1.75A DC

5V 1.5A Micro USB

12V 1A DC

尺寸(高×宽)

63.5×94

88×88×211.6

100×48

90×102.4

重量

270

636

250

280

ROM

MT29F1G08ABAEA

F59L2G81A

K9F1G08U0F

MX30LF1G18AC

镁光128MB

 ESMT  256MB

三星128MB NAND

旺宏1Gb NAND

RAM

M15T1G1664A×2

K4B2G16

M15T1G1664A

 ESMT  128MB×2

三星256MB DDR3

ESMT 1Gb DDR3

ADC

TLV320ADC3101×3

AC108

TI 

AXP

WiFi/BT

MT8516内置

BCM43458NKRFBG

MT8516内置

AP6236

MTK

博通

MTK

正基BT+WiFi

天线类型

PCB天线

PCB天线

陶瓷天线

外接FPC天线

解码/功放

TAS5733L($0.73)

TAS5760

HT6872

AD52068

TI 10W数字输入D类

TI 20W数字输入D类

单声道6.7WD类

D类音频功放

灯控

FL3236

FL3236

FL3236

ISSI 36路灯控

ISSI 36路灯控

ISSI 36路灯控

触摸

CY8C4045LQI

CYPRESS

电源管理

G2156

RN5T567

G2156

致新科技 ,MT8516供电

RICOH

致新科技 ,MT8516供电

4、降本方案设计

主芯片方案对比

涉及的到价格均为2018年的参考价格

芯片价格(美金)

全志 R16

联发科 MT8516

Amlogic A112/A113

瑞芯微 RK3229

国芯 GX8010

瑞芯微RK3308

君正X1800

主芯片

3.5

全志芯片和芯智汇ADC打包价格

4

其他客户报价,天猫精灵价格在2.1左右

4

公开报价,小米的价格在2.5左右,根据晶晨财报,价格应该在2.8左右

3.2

更新一轮后的价格

4

第二轮价格

2

6月14日更新的最新价格

2.5

6.13更新后的价格,还有空间

ADC(4通道×2)

1

需要外接,天猫精灵使用TI的比较贵,国产可以考虑苏州顺芯,单颗0.15

0

数字麦直连不需要,可以直连8路

0

数字麦直连不需要,也有仍然加ADC的。

0

芯片内置,最多支持8路

0

芯片内置,最多支持8路

0

芯片内置,最多支持4路麦克风

RAM

1.3

128M DDR3

1.3

128M DDR3

1.3

128M DDR3

1.3

128M DDR3

0

芯片内置128M

1.3

128M DDR3

1.3

芯片内置64MB

ROM(128MB)

1

1

SPI NAND FLASH

1

SPI NAND FLASH

1

SPI NAND FLASH

1

SPI NAND FLASH

1

SPI NAND FLASH

1

SPI NAND FLASH

麦克风×4

0.8

0.8

模拟MEMS

1.6

数字MEMS

1.6

数字MEMS

0.8

模拟MEMS

0.8

模拟MEMS

0.8

模拟MEMS

蓝牙WiFi

1

0

包含在主芯片

1

1

1

1

1

算法

1.1

1.1

***10W之后价格

1.1

***10W之后价格

1.1

***10W之后价格

0

***内置算法

0.3

***价格可谈

1.1

***10W之后价格

合计

8.7

9.2

10

9.2

6.8

6.4

7.7

主芯片方案选择

天猫精灵使用的MT8516、小米使用的A112、A113、京东和小米使用的全志R16方案成熟已经经过大量产品验证,是首选项,但是由于均已经有大客户,我们在没有量的背书的情况下很难拿到比他们更低的价格,更不用说取得价格优势。

杭州国芯是杭州的一家创业公司,GX8010方案是一颗全新的针对无屏音箱的异构芯片,针对性更强,主要优势有:

  • 芯片目前尚未大规模使用,杭州国芯继续有重量级客户给他背书,价格好谈;

  • 异构芯片,针对性强,整合度高,内部整合了128MB RAM,不需要外挂RAM,内置ADC直接外接更便宜的模拟麦克风即可,外围器件简单成本低;

  • 算法可以打包在芯片里,不用额外付费;

  • 芯片原厂及算法厂商配合意愿强。

当然,劣势也非常明显:

没有大规模验证出货,需要产品团队踩坑较多,研发难度较大。

经过对杭州国芯的拜访,深入了解杭州国芯团队的研发能力和配合情况,觉得风险可控,可以赌一把,使用GX8010作为主方案。

图:GX8010的芯片架构,此芯片是一颗设计比较超前的异构处理器,音频的前端降噪唤醒部分使用独立的HiFi-4 DSP来完成,然后将传统的4核心改为单核,单核A7专注用于处理应用层逻辑,不参与算法计算,这种异构的实现方式能够在不影响性能的前提下降低成本。后续思必驰、百度、云知声等芯片均借鉴了此款芯片的设计。

不使用WiFi模组,配合PCB天线将成本

瑞昱RTL8723 WiFi蓝牙二合一芯片

在我们的摄像机等产品中,基本上很少使用Wi-Fi模组,但是在之前的一大波智能音箱中,除小米、天猫精灵外,绝大部分使用的是正基、海华的无线模组,主要优势在于模组厂商对模组有验证、有校准、有支持,缺点在于贵。蓝牙+WiFi的模组价格在2美金左右。

在音箱产品中,天猫精灵由于使用的是MT8516的方案,内置了WiFi蓝牙,小米等其他厂商无论是否使用模组,多数都是博通的方案也是相对较贵的方案。

由于360路由器之前一直使用的是瑞昱的方案,但是音箱场景中,瑞昱用的比较少,价格更好谈,因此决定使用瑞昱方案。实际上瑞昱的单WiFi方案如RTL8188等用的非常多,瑞昱在WiFi芯片商的产品非常成熟,蓝牙这块瑞昱也是重要的TWS耳机方案商,只是整合蓝牙的方案在音箱上用的比较少,很多厂商有时候只是习惯性问题,不是瑞昱产品的质量不行。

最终选用瑞昱RTL8723DS芯片,价格相比正基的模组方案只有一半左右,比小米的博通方案也便宜30%以上。

图,补贴售价69元的小度音箱使用的WiFi模组AP6236A

PCB天线

PCB天线在WiFi蓝牙模组上很常见,主要优点有:

  • 几乎无成本,直接做在PCB上;

  • 一旦调试完成后一致性高,避免其他天线的接触、焊接等带来的一致性问题。

缺点也很明显:

  • 在天线效率等方面的性能偏低;

  • 研发阶段调试略复杂;

  • 需要空间偏大,且受到PCB位置限制;

  • 只适合单一频段

在音箱以及其他绝大部分职能家居产品中,因为只有2.4G单频段,实际PCB天线是最适合成本最优的天线形式,因此从最开始我们就确定直接使用PCB天线,在前期调试上,通过借用瑞昱在深圳的实验室,现有验证3轮,保证天线性能。

图,360音箱位于板子边缘的板载WiFi天线。

高风险低成本的单层壳体设计

音箱双层壳体设计的原因

音箱对结构设计有较高的要求,主要原因在两方面:

  • 音质需求,需要独立、密闭的音腔、被动振膜设计;

  • AEC需求,需要保证在播放音乐的时候能够被唤醒,因此需要将音腔和麦克风部分隔离,且麦克风距离出音口越远越好;

在这样的要求下,智能音箱普遍采用立式的导音椎+双层壳体设计。

我们的音箱为了追求音质,采用更传统的卧式设计,且由于体积巨大,是天猫精灵方糖、小度Play的4倍大,因此如果采用相同的设计方式,成本更高。

  图,小度play几乎照抄天猫精灵方糖的双层壳体结构设计,内外双层壳体,中间夹层是主控电路板,从底部脚垫处打螺丝固定上方电路板。

单层壳体的实现及挑战

在设计之初就在探索怎样用单层壳体完成音腔密封+麦克风隔离设计,但是由于音箱并不是自研,结构设计由代工厂完成,实际执行时,他们往往以交付风险最小为主要目标,我提的单层壳体设计方案,无论是代工厂还是都反对此方案,因此中间花了一个月的时间进行验证,做了结构手板针对声学做了测试,并装机进行唤醒测试,最后才确定此方案。由于单层壳体搞定,实际组装架构也有简化,结构上节省成本超过20元。

图,360音箱的单层壳体设计,中间只有一个大壳,扬声器固定在前框上,一圈粘贴泡棉做好密封

图,主控电路板位于上方,一圈泡棉做好密封,中间FPC排线处打胶,做好和下面音腔的隔离

图 ,背后的电源插头部分,采用立式电路板,方便从前面大螺丝安装固定,中间区域通过泡棉和箱体之间做密封,密封区域内没有任何过孔保证密闭性。

对应的缺点和影响

以上的设计也有明显的缺点:

  • 中间大壳需要4面出模,相对复杂,模具产能低,实际一天产能不足1000个,当然因为我们也不认为有非常大的量,所以实际能接受;

  • 核心结构件也是外观面,外观上有一定的受限,实际上这款产品的合模线相对明显(优于小米299的那款音箱,差于我之前做的故事机、手表等产品)

图,360音箱的模具设计切面图,图中红圈内为顶部凹陷用于装电路板的部分模具设计,使用了4个大的滑块,出模相对麻烦影响效率。

5、达成比天猫精灵方糖更低的成本

最终在相当的冒险的主方案+单层壳体结构为主的设计驱动下,结合供应链策略最终达成比同时期天猫精灵方糖更低的成本,天猫精灵方糖同期成本174,这个音箱个头接近方糖4个大,规格更高,同期成本150.4,达到成本目标。