TWS主控芯片之戰，延遲、降噪與穩定性的平衡

發布時間：2021-12-29作者來源：金航標瀏覽：2217

電子發燒友網報道（文/周凱揚）在眾多無線連接技術中，藍牙借助真無線耳機（TWS）再度引發了一波市場熱潮。藍牙耳機早已不是什么科技新品了，但TWS的出現解決了多數人對這一產品的痛點。如今各大手機與耳機廠商都開始推出TWS耳機新品，并借由強大的主控芯片等實現降噪、語音控制等附加功能，這一切同樣得益于從藍牙4.0起加入的低功耗協議BLE。

據ABI Research統計，BLE設備數量將于2023年達到16億，并在2018至2023年實現27%的年復合增長率。對于智能家居，物聯網等應用上BLE技術的不斷普及，這項技術從2010年現世以來就一直在穩步增長，并在BLE音頻應用的猛增下成為了當下炙手可熱的藍牙市場爆點。隨著藍牙5.2的推出，BLE更是發展出了LE Audio高音質音頻傳輸。

作為TWS的核心，其主控芯片從根本上決定了不同藍牙耳機間的性能表現與特色功能。據Strategy Analytics分析，2019年蘋果借助Airpods系列在TWS市場占據了50%上的份額。除蘋果之外，市面上哪些有競爭力的TWS終端產品，以及它們的主控芯片又是什么呢？

Broadcom

Galaxy Buds Live / 三星

三星于去年發布的Galaxy Buds成了美國Consumer Reports評出的2019年最佳TWS耳機，該耳機不僅經由AKG進行調校，還使用了博通的BCM43014主控芯片。博通指出，該芯片組合了多年的半導體專業經驗以及無線音頻工程技術，支持藍牙5協議的同時，利用無縫集成的先進聲學算法減少了背景噪聲。

三星為了擴展在主動降噪TWS耳機上的市場在今年分別發布了兩款新品，而年初發布的Galaxy Buds Plus和本月發布的Galaxy Buds Live都采用了博通的新款主控芯片BCM43015。該芯片使用了ARM Cortex-M4作為MCU，以及ARM Cortex-M0+作為傳感器中樞處理器。BCM43015還支持低功耗影子技術（LPST）和擴展同步連接（eSCO），并使用自適應跳頻技術（AFH）來減少無線電頻率干擾。此外，該芯片還內置了Cadence的Xtensa Hifi-3 DSP核作為音頻子系統，以雙通道12-bit的ADC來監測電池電壓。

Qualcomm

QCC3040結構圖 / 高通

自高通收購CSR以來，借助CSR的藍牙芯片占據了大半市場，如今TWS這個市場商機自然也不會放過。除了今年發布的QCC514x高端藍牙芯片外，高通還推出了面向入門與中端市場的QCC304x系列。就拿QCC3040芯片來說，該芯片采用了兩個32位的處理器（[敏感詞]頻率為32MHz）和一個120MHz可配置的DSP內核，與上一代QCC300x系列相比降低了70%的能耗。QCC3040內置功耗極低的數字降噪技術，并支持[敏感詞]的藍牙5.2協議。

除了優異的性能外，高通的藍牙芯片最大優勢還是對音頻編解碼協議的支持。高通的aptX可以說是目前TWS耳機中適用性最強的協議，既有注重穩定性的aptX Adaptive，注重音質的aptX HD，還有以低延遲為目標的aptX LL（Low Latency）。

Apple

AirPods一代 / 蘋果

作為將TWS一舉帶火的Airpods，其初代產品使用了蘋果自研的W1芯片，而隨后推出的二代產品和Airpods Pro，蘋果則采用了全新的H1芯片。

全新的芯片不僅將藍牙4.2協議升級至5.0，同時將通話壽命提升了50%。蘋果聲稱H1芯片讓后續的Airpods Pro做到了1.5倍的連接速度，同時提高了藍牙信號的穩定性、速度以及距離，降低了30%的延遲，并為其加入了新的語音控制功能。

華為

麒麟A1芯片 / 華為

華為在FreeBuds 3中采用了麒麟A1芯片，這也是全球[敏感詞]通過BT/BLE雙模藍牙5.1認證的SoC。該芯片采用了Cortex-M7處理器，最大頻率為200MHz，最大功耗為10 uA/MHz，遠低于業界30uA/MHz的功耗標準。該芯片還配置了全新的雙通道同步傳輸技術和356MHz高速率音頻處理單元，在提供穩定快速的藍牙連接的同時，也降低了音頻與視頻同步的延遲。麒麟A1使用實時3A通話降噪算法和自適應降噪（ANR）提供了15dB的環境降噪效果，并以回聲消除（AEC）來阻止通話對方的回聲。

雙通道同步傳輸技術 / 華為

華為通過自研的雙通道同步傳輸技術解決延遲和功耗上的問題，傳統TWS耳機同時將左右聲道傳輸至主耳機，然后再轉發給副耳機，這樣引發了轉發效率低、延遲高、斷連以及高功耗的問題。此外由于藍牙和2.4GHz的Wi-Fi使用同一頻段，因此很容易互相干擾。該技術讓兩個耳機分別接受左右聲道的通信，降低了50%的功耗，與藍牙5.2中的LE同步信道類似。

恒玄科技

榮耀Flypods 3 / 華為

在FreeBuds 3之前，華為的TWS產品主要采用恒玄科技的主控芯片，比如華為Freebuds 2 Pro和榮耀FlyPods 3都內置了恒玄科技的BES2300芯片。BES2300運用了28 nm的HKMG CMOS工藝，集成了一枚Cortex-M4F內核，并支持ANC主動降噪，平均降噪效果為25dB。除華為之外，國內不少品牌的耳機都采用了恒玄科技的藍牙芯片，比如小米的Air2s和Oppo Enco W51等。

為了解決傳統TWS方案的傳播問題，恒玄科技也推出了自己的解決方案——LBRT低頻轉發技術。該技術讓主副耳機的轉發維持在低頻段（10-15MHz），從而做到低功耗和低延遲，同時實現3Mbps的高比特率音樂傳輸。

Realtek

瑞昱在2018年就發布了針對TWS的雙模藍牙5.0芯片方案RTL8763B，該芯片有由一個32位ARM Cortex-M4F處理器和一個超低功耗的DSP內核組成。其基帶主頻為40MHz，具有768KB的ROM大小，并采用了增強的Tensilica Hi-Fi-mini 24位DSP內核。

RTL8773C芯片 / Realtek

去年瑞昱公布了全新的降噪芯片方案RTL8773系列，這一芯片組支持環境降噪（ENC）和混合主動降噪（ANC）。瑞昱提到該芯片不僅支持自己的主動降噪算法，同樣支持第三方算法，降噪效果[敏感詞]可達40dB。該系列中的RTL8763BFP專注于低延遲的應用，可以實現100ms乃至更低的延遲，這與其它主控芯片相比有很大的優勢，比如華為Freebuds 3（麒麟A1:190ms）vivo TWS Earphone（QCC5126:180ms）以及Airpods Pro（H1:144ms）。

Airoha

WF-1000XM3耳機 / 索尼

絡發科技在2017年成為了聯發科集團的一員，也是索尼TWS產品的主要芯片供應商。索尼[敏感詞]的降噪TWS耳機WF-1000XM3就運用了絡發的AB1552A芯片（聯發科型號MT2811SP），索尼還在耳機中加入了自己的降噪處理器QN1e。2019年，絡發推出混合主動降噪的主控芯片方案AB155x，該系列芯片內置一個最大頻率為156MHz的ARM Cortex-M4處理器，以及一個最大頻率為312MHz的Tensilica HiFi mini DSP內核。除此之外，AB155x運用了自研的MCSync（組播同步）技術，在MCSync技術支持下的TWS耳機可以做到更穩定的連接，減少斷音調音降低延遲，并支持Hi-Res的音頻解編碼。

小結

與傳統藍牙耳機或是傳統降噪藍牙耳機相比，TWS耳機在續航、降噪效果以及音質上都有一定降低。但考慮到對體積和功耗的限制，做出這樣的妥協也是理所當然的。但隨著藍牙芯片制程技術的進一步提高，未來藍牙芯片在性能上做出突破。

而為了減少延遲和干擾，不少芯片廠商都給出自己的解決方案，但隨著藍牙5.2擴大市場占有率，未來也許都會統一采用LE同步信道。從藍牙技術聯盟的產品認證頁面上來看，不少終端、芯片和IP廠商都開始在準備下一代藍牙5.2產品。由此看來，TWS耳機占據整個藍牙耳機的時代也許很快就會到來。

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