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

无

无

有

无

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

无

AC108

无

TI 

无

AXP

无

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

无

ISSI 36路灯控

ISSI 36路灯控

ISSI 36路灯控

无

触摸

无

CY8C4045LQI

无

无

无

CYPRESS

无

无

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。