الصفحة الرئيسية أخبار اتجاهات الصناعة معركة رقائق التحكم الرئيسية لسماعات TWS، والتوازن بين التأخير وتقليل الضوضاء والاستقرار

معركة رقائق التحكم الرئيسية لسماعات TWS، والتوازن بين التأخير وتقليل الضوضاء والاستقرار

2021-12-28 307

أفادت شبكة عشاق الإلكترونيات (نص/تشو كايانغ): من بين تقنيات الاتصال اللاسلكي العديدة، أشعلت تقنية البلوتوث موجة جديدة من الرواج في السوق بفضل سماعات الرأس اللاسلكية الحقيقية (TWS). لم تعد سماعات البلوتوث منتجًا تقنيًا جديدًا، لكن ظهور تقنية TWS قد حلّ معظم مشاكل المستخدمين مع هذا المنتج. في الوقت الحالي، بدأت كبرى شركات تصنيع الهواتف المحمولة وسماعات الرأس في طرح منتجات جديدة من سماعات TWS، مستخدمةً رقائق تحكم رئيسية قوية لتحقيق وظائف إضافية مثل تقليل الضوضاء والتحكم الصوتي. كل هذا يستفيد أيضًا من بروتوكول BLE منخفض الطاقة الذي أُضيف في تقنية البلوتوث 4.0.

بحسب شركة ABI Research، سيصل عدد أجهزة البلوتوث منخفض الطاقة (BLE) إلى 1.6 مليار جهاز في عام 2023، محققًا معدل نمو سنوي مركب قدره 27% خلال الفترة من 2018 إلى 2023. ومع الانتشار المتزايد لتقنية BLE في المنازل الذكية وإنترنت الأشياء وغيرها من التطبيقات، شهدت هذه التقنية نموًا مطردًا منذ ظهورها في عام 2010، وأصبحت محط أنظار سوق البلوتوث نظرًا للزيادة الكبيرة في تطبيقات الصوت عبر تقنية BLE. ومع إطلاق بلوتوث 5.2، طورت تقنية BLE تقنية LE Audio لنقل الصوت بجودة عالية.

باعتبارها جوهر تقنية سماعات الأذن اللاسلكية الحقيقية (TWS)، تحدد شريحة التحكم الرئيسية أداء وميزات سماعات البلوتوث المختلفة بشكل أساسي. ووفقًا لشركة Strategy Analytics، استحوذت Apple على 50% من حصة سوق سماعات TWS في عام 2019 بفضل سلسلة AirPods. وبعيدًا عن Apple، ما هي منتجات سماعات TWS المنافسة في السوق، وما هي شرائح التحكم الرئيسية فيها؟

بروأدكم

سماعات Galaxy Buds Live / 3

حازت سماعات Galaxy Buds، التي أطلقتها سامسونج العام الماضي، على لقب أفضل سماعات لاسلكية حقيقية لعام 2019 وفقًا لتصنيف مجلة Consumer Reports الأمريكية. لم تقتصر مزايا هذه السماعات على تعديلات AKG فحسب، بل استخدمت أيضًا شريحة التحكم الرئيسية BCM43014 من Broadcom. وأشارت Broadcom إلى أن هذه الشريحة تجمع بين سنوات من الخبرة في مجال أشباه الموصلات وتقنية هندسة الصوت اللاسلكي. وبالإضافة إلى دعمها لبروتوكول Bluetooth 5، تستخدم هذه الشريحة خوارزميات صوتية متطورة مدمجة بسلاسة لتقليل الضوضاء المحيطة.

بهدف توسيع سوق سماعات الأذن اللاسلكية الحقيقية المزودة بتقنية إلغاء الضوضاء النشطة، أطلقت سامسونج منتجين جديدين هذا العام. سماعات Galaxy Buds Plus، التي طُرحت في بداية العام، وسماعات Galaxy Buds Live، التي طُرحت هذا الشهر، تستخدمان شريحة التحكم الرئيسية الجديدة BCM43015 من Broadcom. تعتمد هذه الشريحة على معالج ARM Cortex-M4 كوحدة تحكم دقيقة (MCU) ومعالج ARM Cortex-M0+ كمعالج مركزي للمستشعرات. كما تدعم BCM43015 تقنية Low Power Shadow Technology (LPST) وتقنية Extended Synchronous Connection (eSCO)، وتستخدم تقنية Adaptive Frequency Hopping Technology (AFH) للحد من تداخل الترددات اللاسلكية. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الشريحة على معالج الإشارات الرقمية Xtensa Hifi-3 DSP المدمج من Cadence كنظام فرعي للصوت، باستخدام محول تناظري رقمي ثنائي القناة 12 بت لمراقبة جهد البطارية.

كوالكوم

مخطط هيكل QCC3040 / كوالكوم

منذ استحواذ كوالكوم على شركة CSR، سيطرت رقائق البلوتوث المدعومة من CSR على معظم السوق، ومن الطبيعي أن تستغل تقنية TWS هذه الفرصة. فبالإضافة إلى رقاقة البلوتوث المتطورة QCC514x التي أُطلقت هذا العام، أطلقت كوالكوم أيضًا سلسلة QCC304x الموجهة للأسواق الاقتصادية والمتوسطة. على سبيل المثال، رقاقة QCC3040، التي تستخدم معالجين 32 بت (بتردد أقصى 32 ميجاهرتز) ونواة معالجة إشارة رقمية (DSP) قابلة للتكوين بتردد 120 ميجاهرتز، مما يقلل استهلاك الطاقة بنسبة 70% مقارنةً بسلسلة QCC300x السابقة. تتميز QCC3040 بتقنية مدمجة لتقليل الضوضاء الرقمية مع استهلاك منخفض للغاية للطاقة، وتدعم أحدث بروتوكول بلوتوث 5.2.

إلى جانب الأداء الممتاز، تتمثل الميزة الأكبر لشريحة بلوتوث كوالكوم في دعمها لبروتوكولات ترميز الصوت. يُمكن القول إن بروتوكول aptX من كوالكوم هو الأكثر قابلية للتكيف بين سماعات الأذن اللاسلكية الحقيقية حاليًا. فهو يشمل aptX Adaptive الذي يركز على الاستقرار، وaptX HD الذي يركز على جودة الصوت، وaptX LL (زمن استجابة منخفض) الذي يستهدف تقليل زمن الاستجابة.

ابل

سماعات AirPods من الجيل الأول / أبل

باعتبارها سماعات AirPods التي ساهمت في انتشار تقنية الصوت اللاسلكي الحقيقي (TWS) بشكل واسع، استخدمت Apple في جيلها الأول شريحة W1 المطورة ذاتيًا. مع ذلك، في الجيل الثاني من هذه السماعات، وفي سماعات AirPods Pro التي أُطلقت لاحقًا، استخدمت Apple شريحة H1 الجديدة.

لا تقتصر مزايا الشريحة الجديدة على ترقية بروتوكول بلوتوث 4.2 إلى 5.0 فحسب، بل تزيد أيضًا من عمر المكالمات بنسبة 50%. وتزعم آبل أن شريحة H1 تُمكّن سماعات AirPods Pro اللاحقة من تحقيق سرعة اتصال أسرع بمقدار 1.5 مرة، مع تحسين استقرار إشارة البلوتوث وسرعتها ومداها، وتقليل زمن الاستجابة بنسبة 30%، وإضافة وظائف جديدة للتحكم الصوتي.

هواوي

شريحة كيرين A1 / هواوي

تستخدم هواوي شريحة Kirin A1 في سماعات FreeBuds 3، وهي أول شريحة نظام على شريحة (SoC) في العالم تحصل على شهادة Bluetooth 5.1 ثنائية الوضع (BT/BLE). تعتمد الشريحة على معالج Cortex-M7 بتردد أقصى يبلغ 200 ميجاهرتز واستهلاك طاقة أقصى يبلغ 10 ميكرو أمبير/ميجاهرتز، وهو أقل بكثير من معيار استهلاك الطاقة في الصناعة البالغ 30 ميكرو أمبير/ميجاهرتز. كما زُودت الشريحة بتقنية نقل متزامن ثنائية القناة ووحدة معالجة صوتية عالية السرعة بتردد 356 ميجاهرتز، مما يوفر اتصال Bluetooth مستقرًا وسريعًا، ويقلل أيضًا من تأخير مزامنة الصوت والفيديو. تستخدم شريحة Kirin A1 خوارزمية تقليل ضوضاء المكالمات في الوقت الفعلي (3A) وتقنية تقليل الضوضاء التكيفية (ANR) لتوفير تأثير تقليل الضوضاء المحيطة بمقدار 15 ديسيبل، كما تستخدم تقنية إلغاء الصدى (AEC) لمنع صدى الطرف الآخر في المكالمة.

تقنية الإرسال المتزامن ثنائي القناة / هواوي

تُعالج هواوي مشكلتي التأخير واستهلاك الطاقة من خلال تقنية الإرسال المتزامن ثنائي القناة التي طورتها بنفسها. تقوم سماعات TWS التقليدية بإرسال قناتي الصوت اليمنى واليسرى إلى السماعة الرئيسية في الوقت نفسه، ثم تُعيد توجيهها إلى السماعة الثانوية. يُسبب هذا مشاكل في كفاءة الإرسال، والتأخير، وانقطاع الاتصال، واستهلاك الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لأن تقنية البلوتوث وشبكة Wi-Fi بتردد 2.4 جيجاهرتز تستخدمان نفس نطاق التردد، فقد تتداخلان بسهولة. تُمكّن هذه التقنية السماعتين من استقبال الإشارات من قناتي الصوت اليمنى واليسرى بشكل منفصل، مما يُقلل استهلاك الطاقة بنسبة 50%، على غرار قناة التزامن LE في بلوتوث 5.2.

تكنولوجيا Hengxuan

هونر فلايبودز 3 / هواوي

قبل إصدار FreeBuds 3، اعتمدت منتجات هواوي من سماعات الأذن اللاسلكية الحقيقية (TWS) بشكل أساسي على شريحة التحكم الرئيسية من شركة Hengxuan Technology. على سبيل المثال، تحتوي كل من سماعات Huawei Freebuds 2 Pro وHonor FlyPods 3 على شريحة BES2300 من Hengxuan Technology. تستخدم شريحة BES2300 تقنية 28 نانومتر HKMG CMOS، وتضم نواة Cortex-M4F، وتدعم خاصية إلغاء الضوضاء النشط (ANC) بمعدل خفض ضوضاء يبلغ 25 ديسيبل. بالإضافة إلى هواوي، تستخدم العديد من العلامات التجارية المحلية لسماعات الرأس شرائح بلوتوث من Hengxuan Technology، مثل سماعات Xiaomi Air2s وOppo Enco W51.

لحل مشكلة انتشار الصوت في حلول سماعات الأذن اللاسلكية التقليدية، أطلقت شركة Hengxuan Technology حلها الخاص - تقنية إعادة توجيه الترددات المنخفضة LBRT. تتيح هذه التقنية الحفاظ على إعادة توجيه الصوت من سماعات الرأس الرئيسية والثانوية ضمن نطاق التردد المنخفض (10-15 ميجاهرتز)، مما يحقق استهلاكًا منخفضًا للطاقة وزمن استجابة منخفضًا، مع الحفاظ على معدل نقل بيانات موسيقى عالٍ يصل إلى 3 ميجابت في الثانية.

كرت

أصدرت شركة Realtek شريحة RTL8763B ثنائية الوضع بتقنية Bluetooth 5.0 لسماعات TWS في عام 2018. تتكون الشريحة من معالج ARM Cortex-M4F ذي 32 بت ونواة DSP فائقة الكفاءة في استهلاك الطاقة. يبلغ تردد النطاق الأساسي 40 ميجاهرتز، وحجم ذاكرة القراءة فقط (ROM) 768 كيلوبايت، وتستخدم نواة Tensilica Hi-Fi-mini المحسّنة لمعالجة الإشارات الرقمية (DSP) ذات 24 بت.

بطاقة RTL8773C / Realtek

أعلنت شركة Realtek العام الماضي عن حل جديد لرقائق تقليل الضوضاء، وهي سلسلة RTL8773. تدعم هذه الرقاقة تقنية تقليل الضوضاء البيئية (ENC) وتقنية تقليل الضوضاء النشطة الهجينة (ANC). وأشارت Realtek إلى أن الرقاقة لا تدعم فقط خوارزمية تقليل الضوضاء النشطة الخاصة بها، بل تدعم أيضًا خوارزميات جهات خارجية، مع تأثير تقليل ضوضاء يصل إلى 40 ديسيبل. تركز شريحة RTL8763BFP في هذه السلسلة على التطبيقات منخفضة زمن الاستجابة، ويمكنها تحقيق زمن استجابة يبلغ 100 مللي ثانية أو أقل. وهذا يمنحها ميزة كبيرة مقارنةً برقائق التحكم الرئيسية الأخرى، مثل سماعات Huawei Freebuds 3 (Kirin A1: 190 مللي ثانية)، وسماعات vivo TWS (QCC5126: 180 مللي ثانية)، وسماعات AirPods Pro (H1: 144 مللي ثانية).

ايروها

سماعات رأس WF-1000XM3 / سوني

انضمت شركة Luofa Technology إلى مجموعة MediaTek في عام 2017، وهي المورد الرئيسي للرقائق الإلكترونية لمنتجات Sony TWS. تستخدم أحدث سماعات Sony اللاسلكية المانعة للضوضاء، WF-1000XM3، شريحة AB1552A من Luofa (طراز MediaTek MT2811SP). كما أضافت Sony معالجها الخاص لإلغاء الضوضاء QN1e إلى هذه السماعات. في عام 2019، أطلقت Luofa حل شريحة التحكم الرئيسية الهجينة لإلغاء الضوضاء النشط AB155x. تحتوي هذه السلسلة من الشرائح على معالج ARM Cortex-M4 مدمج بتردد أقصى 156 ميجاهرتز، ونواة Tensilica HiFi mini DSP بتردد أقصى 312 ميجاهرتز. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم AB155x تقنية MCSync (مزامنة البث المتعدد) المطورة ذاتيًا. يمكن لسماعات TWS المدعومة بتقنية MCSync تحقيق اتصال أكثر استقرارًا، وتقليل انقطاع الصوت وتقليل زمن الاستجابة، ودعم فك تشفير الصوت عالي الدقة.

ملخص

بالمقارنة مع سماعات البلوتوث التقليدية أو سماعات البلوتوث التقليدية المانعة للضوضاء، تعاني سماعات TWS من انخفاض في عمر البطارية، وكفاءة عزل الضوضاء، وجودة الصوت. ولكن بالنظر إلى محدودية الحجم واستهلاك الطاقة، يُعدّ هذا التنازل طبيعيًا. مع ذلك، ومع استمرار تطوير تقنية تصنيع رقائق البلوتوث، ستشهد هذه الرقائق تطورات هائلة في الأداء مستقبلًا.

بهدف تقليل التأخير والتداخل، قدم العديد من مصنعي الرقائق حلولهم الخاصة. مع ذلك، ومع توسع نطاق استخدام تقنية بلوتوث 5.2، يُتوقع استخدام قنوات مزامنة LE بشكل موحد في المستقبل. وبالنظر إلى صفحة شهادات منتجات تحالف تقنية بلوتوث، يبدو أن العديد من مصنعي الأجهزة الطرفية والرقائق والملكية الفكرية قد بدأوا بالفعل في تجهيز الجيل التالي من منتجات بلوتوث 5.2. من هذا المنطلق، قد يبدأ قريباً عصر سماعات TWS التي تهيمن على سوق سماعات بلوتوث بالكامل.

هذه المقالة مقتبسة من "شبكة هواة الإلكترونياتندعم حماية حقوق الملكية الفكرية، لذا يُرجى ذكر المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة النشر. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذف المحتوى.

تتفاعل وحدات TBOX الأمامية والخلفية وOBD مع ناقل CAN

تقنية تحديد المواقع للقيادة الذاتية، تحديد المواقع عبر نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS)