Inicio Noticias Tendencias de la industria La batalla de los chips de control principal de TWS, el equilibrio entre retardo, reducción de ruido y estabilidad.

La batalla de los chips de control principal de TWS, el equilibrio entre retardo, reducción de ruido y estabilidad.

2021-12-28 307

Electronic Enthusiast Network informó (Texto/Zhou Kaiyang): Entre las numerosas tecnologías de conexión inalámbrica, Bluetooth ha vuelto a desatar una ola de popularidad en el mercado gracias a los auriculares inalámbricos verdaderos (TWS). Si bien los auriculares Bluetooth ya no son una novedad, la aparición de los TWS ha resuelto la mayoría de los problemas que presentaba este producto. Actualmente, los principales fabricantes de teléfonos móviles y auriculares han comenzado a lanzar nuevos modelos de auriculares TWS, utilizando potentes chips de control para lograr funciones adicionales como la reducción de ruido y el control por voz. Todo esto se beneficia del protocolo de bajo consumo BLE, incorporado en Bluetooth 4.0.

Según ABI Research, el número de dispositivos BLE alcanzará los 1.6 millones en 2023, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 27% entre 2018 y 2023. Gracias a la creciente popularidad de la tecnología BLE en hogares inteligentes, Internet de las Cosas y otras aplicaciones, esta tecnología ha experimentado un crecimiento constante desde su aparición en 2010 y se ha convertido en un referente en el mercado Bluetooth debido al auge de las aplicaciones de audio BLE. Con el lanzamiento de Bluetooth 5.2, BLE ha desarrollado la transmisión de audio de alta calidad LE Audio.

As the core of TWS, its main control chip fundamentally determines the performance and features of different Bluetooth headsets. According to Strategy Analytics, Apple accounted for 50% of the TWS market share in 2019 with the help of the Airpods series. Apart from Apple, what are the competitive TWS terminal products on the market and what are their main control chips?

Broadcom

Galaxy Buds Live / Auriculares

The Galaxy Buds released by Samsung last year became the best TWS headset in 2019 rated by the American Consumer Reports. The headset was not only adjusted by AKG, but also used Broadcom's BCM43014 main control chip. Broadcom pointed out that the chip combines years of semiconductor expertise and wireless audio engineering technology. While supporting the Bluetooth 5 protocol, it uses seamlessly integrated advanced acoustic algorithms to reduce background noise.

Para expandir el mercado de auriculares TWS con cancelación activa de ruido, Samsung lanzó dos nuevos productos este año. Los Galaxy Buds Plus, lanzados a principios de año, y los Galaxy Buds Live, lanzados este mes, utilizan el nuevo chip de control principal BCM43015 de Broadcom. Este chip emplea un microcontrolador ARM Cortex-M4 y un procesador central de sensores ARM Cortex-M0+. El BCM43015 también es compatible con la tecnología Low Power Shadow (LPST) y la conexión síncrona extendida (eSCO), y utiliza la tecnología Adaptive Frequency Hopping (AFH) para reducir las interferencias de radiofrecuencia. Además, el chip incorpora el núcleo DSP Xtensa Hifi-3 de Cadence como subsistema de audio, utilizando un convertidor analógico-digital (ADC) de doble canal y 12 bits para monitorizar el voltaje de la batería.

Qualcomm

QCC3040 structure diagram / Qualcomm

Desde que Qualcomm adquirió CSR, los chips Bluetooth, con la ayuda de CSR, han ocupado la mayor parte del mercado, y ahora los TWS no desaprovecharán esta oportunidad. Además del chip Bluetooth de gama alta QCC514x lanzado este año, Qualcomm también lanzó la serie QCC304x para los mercados de gama de entrada y media. Tomemos como ejemplo el chip QCC3040. Este chip utiliza dos procesadores de 32 bits (con una frecuencia máxima de 32 MHz) y un núcleo DSP configurable de 120 MHz, lo que reduce el consumo de energía en un 70 % en comparación con la generación anterior, la serie QCC300x. El QCC3040 incorpora tecnología de reducción de ruido digital con un consumo de energía extremadamente bajo y es compatible con el protocolo Bluetooth 5.2 más reciente.

Además de su excelente rendimiento, la mayor ventaja del chip Bluetooth de Qualcomm reside en su compatibilidad con diversos protocolos de códec de audio. El protocolo aptX de Qualcomm es, sin duda, el más adaptable entre los auriculares TWS disponibles actualmente. Incluye aptX Adaptive, que prioriza la estabilidad; aptX HD, que se centra en la calidad del sonido; y aptX LL (Low Latency), que busca una baja latencia.

Apple

AirPods de primera generación / Apple

As the Airpods that made TWS popular in one fell swoop, its first-generation product used Apple’s self-developed W1 chip. However, in the second-generation products and Airpods Pro that were subsequently launched, Apple used the new H1 chip.

The new chip not only upgrades the Bluetooth 4.2 protocol to 5.0, but also increases the call life by 50%. Apple claims that the H1 chip allows the subsequent Airpods Pro to achieve 1.5 times the connection speed, while improving the stability, speed and distance of the Bluetooth signal, reducing latency by 30%, and adding new voice control functions.

Huawei

Chip Kirin A1 / Huawei

Huawei uses the Kirin A1 chip in FreeBuds 3, which is also the world's first SoC to pass BT/BLE dual-mode Bluetooth 5.1 certification. The chip uses a Cortex-M7 processor with a maximum frequency of 200MHz and a maximum power consumption of 10 uA/MHz, which is far lower than the industry’s 30uA/MHz power consumption standard. The chip is also equipped with a new dual-channel synchronous transmission technology and a 356MHz high-rate audio processing unit, which not only provides a stable and fast Bluetooth connection, but also reduces the delay in audio and video synchronization. Kirin A1 uses real-time 3A call noise reduction algorithm and adaptive noise reduction (ANR) to provide 15dB environmental noise reduction effect, and uses echo cancellation (AEC) to prevent the echo from the other party on the call.

Dual-channel synchronous transmission technology / Huawei

Huawei resuelve los problemas de latencia y consumo de energía mediante su tecnología de transmisión síncrona de doble canal de desarrollo propio. Los auriculares TWS tradicionales transmiten los canales izquierdo y derecho al auricular principal simultáneamente, y luego los reenvían al auricular secundario. Esto provoca problemas de baja eficiencia de reenvío, alta latencia, desconexiones y alto consumo de energía. Además, dado que Bluetooth y Wi-Fi de 2.4 GHz utilizan la misma banda de frecuencia, pueden interferir fácilmente entre sí. Esta tecnología permite que ambos auriculares reciban la comunicación de los canales izquierdo y derecho respectivamente, reduciendo el consumo de energía en un 50 %, de forma similar al canal de sincronización LE de Bluetooth 5.2.

Hengxuan Technology

Honor Flypods 3 / Huawei

Antes de los FreeBuds 3, los auriculares inalámbricos de Huawei utilizaban principalmente el chip de control principal de Hengxuan Technology. Por ejemplo, los Huawei Freebuds 2 Pro y los Honor FlyPods 3 incorporan el chip BES2300 de Hengxuan Technology. El BES2300 utiliza un proceso CMOS HKMG de 28 nm, integra un núcleo Cortex-M4F y admite cancelación activa de ruido (ANC), con una reducción de ruido promedio de 25 dB. Además de Huawei, muchas marcas nacionales de auriculares utilizan chips Bluetooth de Hengxuan Technology, como los Xiaomi Air2s y los Oppo Enco W51.

In order to solve the propagation problem of traditional TWS solutions, Hengxuan Technology has also launched its own solution-LBRT low-frequency forwarding technology. This technology allows the forwarding of the main and secondary headphones to be maintained in the low frequency band (10-15MHz), thereby achieving low power consumption and low latency, while achieving a high bit rate music transmission of 3Mbps.

Realtek

Realtek lanzó en 2018 el chip Bluetooth 5.0 de modo dual RTL8763B para auriculares inalámbricos (TWS). Este chip consta de un procesador ARM Cortex-M4F de 32 bits y un núcleo DSP de ultrabajo consumo. Su frecuencia de banda base es de 40 MHz, tiene una memoria ROM de 768 KB y utiliza un núcleo DSP Tensilica Hi-Fi-mini mejorado de 24 bits.

Foto de RTL8773C / Realtek

Last year, Realtek announced a new noise reduction chip solution, the RTL8773 series. This chipset supports environmental noise reduction (ENC) and hybrid active noise reduction (ANC). Realtek mentioned that the chip not only supports its own active noise reduction algorithm, but also supports third-party algorithms, with a noise reduction effect of up to 40dB. The RTL8763BFP in this series focuses on low-latency applications and can achieve latencies of 100ms or even lower. This has a great advantage compared with other main control chips, such as Huawei Freebuds 3 (Kirin A1: 190ms) vivo TWS Earphone (QCC5126: 180ms) and Airpods Pro (H1: 144ms).

Airoha

Auriculares WF-1000XM3 / Sony

Luofa Technology became a member of MediaTek Group in 2017 and is also the main chip supplier of Sony TWS products. Sony’s latest noise-cancelling TWS headphones, WF-1000XM3, use Luofa’s AB1552A chip (MediaTek model MT2811SP). Sony has also added its own noise-cancelling processor QN1e to the headphones. In 2019, Luofa launched the hybrid active noise reduction main control chip solution AB155x. This series of chips has a built-in ARM Cortex-M4 processor with a maximum frequency of 156MHz, and a Tensilica HiFi mini DSP core with a maximum frequency of 312MHz. In addition, AB155x uses self-developed MCSync (Multicast Synchronization) technology. TWS headsets supported by MCSync technology can achieve a more stable connection, reduce intermittent audio and reduce latency, and support Hi-Res audio decoding.

resumen

Compared with traditional Bluetooth headsets or traditional noise-cancelling Bluetooth headsets, TWS headsets have certain degradation in battery life, noise reduction effect and sound quality. But considering the limitations on size and power consumption, it is natural to make such a compromise. However, with the further improvement of Bluetooth chip process technology, Bluetooth chips will make breakthroughs in performance in the future.

Para reducir la latencia y las interferencias, muchos fabricantes de chips han ofrecido sus propias soluciones. Sin embargo, a medida que Bluetooth 5.2 expande su cuota de mercado, es posible que en el futuro se utilicen de forma generalizada los canales de sincronización LE. Según la página de certificación de productos de la Bluetooth Technology Alliance, muchos fabricantes de terminales, chips y propiedad intelectual están empezando a preparar la próxima generación de productos Bluetooth 5.2. Desde esta perspectiva, es probable que pronto veamos cómo los auriculares TWS dominan el mercado de los auriculares Bluetooth.

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