สายด่วนบริการ
ข่าวสาร
ข่าวสาร
การแข่งขันของชิปควบคุมหลัก TWS: ความสมดุลระหว่างความหน่วง การลดเสียงรบกวน และความเสถียร
2021-12-28
307
เว็บไซต์ Electronic Enthusiast Network รายงาน (ข้อความ/โจว ไคหยาง) ในบรรดาเทคโนโลยีการเชื่อมต่อไร้สายมากมาย บลูทูธได้จุดประกายกระแสความนิยมในตลาดอีกครั้งด้วยความช่วยเหลือจากหูฟังไร้สายแบบ True Wireless (TWS) หูฟังบลูทูธไม่ใช่ผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีใหม่แล้ว แต่การเกิดขึ้นของ TWS ได้แก้ปัญหาที่คนส่วนใหญ่พบเจอเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์นี้ ปัจจุบัน ผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือและหูฟังรายใหญ่ได้เริ่มเปิดตัวผลิตภัณฑ์หูฟัง TWS รุ่นใหม่ๆ และใช้ชิปควบคุมหลักที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อให้ได้ฟังก์ชันเพิ่มเติม เช่น การลดเสียงรบกวนและการควบคุมด้วยเสียง ทั้งหมดนี้ยังได้รับประโยชน์จากโปรโตคอลพลังงานต่ำ BLE ที่เพิ่มเข้ามาในบลูทูธ 4.0 อีกด้วย
จากข้อมูลของ ABI Research จำนวนอุปกรณ์ BLE จะแตะ 1.6 พันล้านเครื่องในปี 2023 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีแบบทบต้นที่ 27% ตั้งแต่ปี 2018 ถึง 2023 ด้วยความนิยมอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี BLE ในบ้านอัจฉริยะ อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง และแอปพลิเคชันอื่นๆ เทคโนโลยีนี้จึงเติบโตอย่างมั่นคงนับตั้งแต่เปิดตัวในปี 2010 และกลายเป็นประเด็นร้อนในตลาดบลูทูธเนื่องจากแอปพลิเคชันเสียง BLE ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ด้วยการเปิดตัวบลูทูธ 5.2 BLE ได้พัฒนาการส่งสัญญาณเสียงคุณภาพสูง LE Audio ขึ้นมา
ชิปควบคุมหลักเป็นหัวใจสำคัญของหูฟังไร้สายแบบ TWS ซึ่งเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพและคุณสมบัติของหูฟังบลูทูธต่างๆ จากข้อมูลของ Strategy Analytics ในปี 2019 Apple ครองส่วนแบ่งการตลาด TWS ถึง 50% ด้วยหูฟังซีรีส์ Airpods นอกจาก Apple แล้ว ผลิตภัณฑ์หูฟังไร้สายแบบ TWS ที่แข่งขันกันในตลาดมีอะไรบ้าง และชิปควบคุมหลักของผลิตภัณฑ์เหล่านั้นคืออะไร?
Broadcom
Galaxy Buds Live / หนึ่งเดียว
หูฟังไร้สาย Galaxy Buds ที่ซัมซุงวางจำหน่ายเมื่อปีที่แล้ว ได้รับการจัดอันดับให้เป็นหูฟังไร้สายแบบ TWS ที่ดีที่สุดในปี 2019 โดยนิตยสาร Consumer Reports ของอเมริกา หูฟังรุ่นนี้ไม่เพียงแต่ได้รับการปรับแต่งเสียงโดย AKG เท่านั้น แต่ยังใช้ชิปควบคุมหลัก BCM43014 ของ Broadcom อีกด้วย Broadcom ระบุว่าชิปนี้เป็นการผสมผสานความเชี่ยวชาญด้านเซมิคอนดักเตอร์และเทคโนโลยีวิศวกรรมเสียงไร้สายที่สั่งสมมาหลายปี พร้อมทั้งรองรับโปรโตคอล Bluetooth 5 และใช้เทคนิคอัลกอริธึมอะคูสติกขั้นสูงที่ผสานรวมอย่างลงตัวเพื่อลดเสียงรบกวนรอบข้าง
เพื่อขยายตลาดหูฟังไร้สาย TWS ที่มีระบบลดเสียงรบกวนแบบแอคทีฟ Samsung ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่สองรุ่นในปีนี้ ได้แก่ Galaxy Buds Plus ที่วางจำหน่ายเมื่อต้นปี และ Galaxy Buds Live ที่วางจำหน่ายในเดือนนี้ โดยทั้งสองรุ่นใช้ชิปควบคุมหลัก BCM43015 รุ่นใหม่ของ Broadcom ชิปนี้ใช้ ARM Cortex-M4 เป็น MCU และ ARM Cortex-M0+ เป็นหน่วยประมวลผลกลางสำหรับเซ็นเซอร์ นอกจากนี้ BCM43015 ยังรองรับเทคโนโลยี Low Power Shadow Technology (LPST) และ Extended Synchronous Connection (eSCO) และใช้เทคโนโลยี Adaptive Frequency Hopping Technology (AFH) เพื่อลดการรบกวนของคลื่นความถี่วิทยุ ยิ่งไปกว่านั้น ชิปยังมีแกนประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) Xtensa Hifi-3 ของ Cadence เป็นระบบเสียงย่อย โดยใช้ ADC แบบ 12 บิตสองช่องสัญญาณเพื่อตรวจสอบแรงดันแบตเตอรี่
วอลคอมม์
แผนภาพโครงสร้าง QCC3040 / Qualcomm
นับตั้งแต่ Qualcomm เข้าซื้อกิจการ CSR ชิป Bluetooth ที่พัฒนาโดย CSR ก็ครองส่วนแบ่งตลาดส่วนใหญ่ และตอนนี้ TWS ก็ไม่พลาดโอกาสในตลาดนี้เช่นกัน นอกจากชิป Bluetooth ระดับไฮเอนด์ QCC514x ที่เปิดตัวในปีนี้แล้ว Qualcomm ยังได้เปิดตัวซีรี่ส์ QCC304x สำหรับตลาดระดับเริ่มต้นและระดับกลางอีกด้วย ยกตัวอย่างเช่น ชิป QCC3040 ชิปนี้ใช้โปรเซสเซอร์ 32 บิตสองตัว (ความถี่สูงสุด 32MHz) และแกน DSP ที่ปรับแต่งได้ 120MHz ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานลง 70% เมื่อเทียบกับซีรี่ส์ QCC300x รุ่นก่อนหน้า QCC3040 มีเทคโนโลยีลดสัญญาณรบกวนดิจิทัลในตัว ใช้พลังงานต่ำมาก และรองรับโปรโตคอล Bluetooth 5.2 ล่าสุด
นอกจากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมแล้ว ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของชิปบลูทูธของ Qualcomm คือการรองรับโปรโตคอลตัวแปลงสัญญาณเสียง โปรโตคอล aptX ของ Qualcomm ถือได้ว่าเป็นโปรโตคอลที่ปรับตัวได้ดีที่สุดในบรรดาหูฟัง TWS ในปัจจุบัน ประกอบด้วย aptX Adaptive ที่เน้นความเสถียร aptX HD ที่เน้นคุณภาพเสียง และ aptX LL (Low Latency) ที่เน้นความหน่วงต่ำ
แอปเปิ้ล
AirPods รุ่นที่ 1 / Apple
เช่นเดียวกับ AirPods ที่ทำให้หูฟังไร้สายแบบ TWS เป็นที่นิยมอย่างมากในคราวเดียว ผลิตภัณฑ์รุ่นแรกใช้ชิป W1 ที่ Apple พัฒนาขึ้นเอง อย่างไรก็ตาม ในผลิตภัณฑ์รุ่นที่สองและ AirPods Pro ที่เปิดตัวในภายหลัง Apple ได้ใช้ชิป H1 รุ่นใหม่
ชิปตัวใหม่นี้ไม่เพียงแต่จะอัปเกรดโปรโตคอล Bluetooth 4.2 เป็น 5.0 เท่านั้น แต่ยังเพิ่มระยะเวลาการใช้งานระหว่างการโทรได้ถึง 50% อีกด้วย Apple อ้างว่าชิป H1 จะช่วยให้ Airpods Pro รุ่นต่อๆ ไปมีความเร็วในการเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น 1.5 เท่า พร้อมทั้งปรับปรุงความเสถียร ความเร็ว และระยะทางของสัญญาณ Bluetooth ลดความหน่วงลง 30% และเพิ่มฟังก์ชันการควบคุมด้วยเสียงใหม่ๆ เข้ามาด้วย
หัวเว่ย
ชิป Kirin A1 / หัวเว่ย
Huawei ใช้ชิป Kirin A1 ใน FreeBuds 3 ซึ่งเป็นชิป SoC ตัวแรกของโลกที่ผ่านการรับรอง BT/BLE dual-mode Bluetooth 5.1 ชิปนี้ใช้โปรเซสเซอร์ Cortex-M7 ที่มีความถี่สูงสุด 200MHz และการใช้พลังงานสูงสุด 10 uA/MHz ซึ่งต่ำกว่ามาตรฐานการใช้พลังงาน 30uA/MHz ของอุตสาหกรรมมาก นอกจากนี้ ชิปยังมาพร้อมกับเทคโนโลยีการส่งสัญญาณแบบซิงโครนัสสองช่องสัญญาณใหม่ และหน่วยประมวลผลเสียงความเร็วสูง 356MHz ซึ่งไม่เพียงแต่ให้การเชื่อมต่อ Bluetooth ที่เสถียรและรวดเร็วเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความล่าช้าในการซิงโครไนซ์เสียงและวิดีโออีกด้วย Kirin A1 ใช้ขั้นตอนวิธีลดเสียงรบกวนในการโทรแบบเรียลไทม์ 3A และการลดเสียงรบกวนแบบปรับได้ (ANR) เพื่อให้ได้ผลลัพธ์การลดเสียงรบกวนจากสภาพแวดล้อม 15dB และใช้การตัดเสียงสะท้อน (AEC) เพื่อป้องกันเสียงสะท้อนจากอีกฝ่ายในการโทร
เทคโนโลยีการส่งสัญญาณแบบซิงโครนัสสองช่องสัญญาณ / หัวเว่ย
หัวเว่ยแก้ปัญหาเรื่องความล่าช้าและการสิ้นเปลืองพลังงานด้วยเทคโนโลยีการส่งสัญญาณแบบซิงโครไนซ์สองช่องสัญญาณที่พัฒนาขึ้นเอง หูฟังไร้สาย TWS แบบดั้งเดิมจะส่งสัญญาณจากช่องสัญญาณซ้ายและขวาไปยังหูฟังหลักพร้อมกัน จากนั้นจึงส่งต่อไปยังหูฟังรอง ซึ่งทำให้เกิดปัญหาประสิทธิภาพการส่งต่อต่ำ ความล่าช้าสูง การตัดการเชื่อมต่อ และการสิ้นเปลืองพลังงานสูง นอกจากนี้ เนื่องจากบลูทูธและ Wi-Fi 2.4GHz ใช้ย่านความถี่เดียวกัน จึงอาจเกิดการรบกวนกันได้ง่าย เทคโนโลยีนี้ช่วยให้หูฟังทั้งสองรับสัญญาณจากช่องสัญญาณซ้ายและขวาแยกกัน ลดการใช้พลังงานลง 50% คล้ายกับช่องสัญญาณซิงโครไนซ์ LE ในบลูทูธ 5.2
เทคโนโลยีเหิงซวน
หูฟังไร้สาย Honor Flypods 3 / Huawei
ก่อนหน้า FreeBuds 3 ผลิตภัณฑ์หูฟังไร้สาย TWS ของ Huawei ส่วนใหญ่ใช้ชิปควบคุมหลักจาก Hengxuan Technology ตัวอย่างเช่น Huawei Freebuds 2 Pro และ Honor FlyPods 3 ต่างก็มีชิป BES2300 ของ Hengxuan Technology อยู่ภายใน ชิป BES2300 ใช้กระบวนการผลิต CMOS HKMG ขนาด 28 นาโนเมตร ผสานรวมแกนประมวลผล Cortex-M4F และรองรับระบบตัดเสียงรบกวนแบบแอคทีฟ (ANC) โดยมีประสิทธิภาพการลดเสียงรบกวนเฉลี่ย 25dB นอกจาก Huawei แล้ว แบรนด์หูฟังในประเทศอีกหลายแบรนด์ก็ใช้ชิปบลูทูธของ Hengxuan Technology เช่น Xiaomi Air2s และ Oppo Enco W51
เพื่อแก้ปัญหาการแพร่กระจายสัญญาณของโซลูชัน TWS แบบดั้งเดิม บริษัท Hengxuan Technology จึงได้เปิดตัวโซลูชันของตนเอง นั่นคือเทคโนโลยีการส่งสัญญาณความถี่ต่ำ LBRT เทคโนโลยีนี้ช่วยให้การส่งสัญญาณของหูฟังหลักและหูฟังรองคงอยู่ในย่านความถี่ต่ำ (10-15MHz) ส่งผลให้มีการใช้พลังงานต่ำและความหน่วงต่ำ ในขณะที่ยังคงสามารถส่งสัญญาณเพลงด้วยอัตราบิตสูงถึง 3Mbps
Realtek
Realtek เปิดตัวชิป Bluetooth 5.0 แบบ dual-mode รุ่น RTL8763B สำหรับหูฟังไร้สาย TWS ในปี 2018 ชิปนี้ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ ARM Cortex-M4F แบบ 32 บิต และแกนประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) ที่ใช้พลังงานต่ำมาก ความถี่เบสแบนด์อยู่ที่ 40MHz มีขนาด ROM 768KB และใช้แกนประมวลผลสัญญาณดิจิทัล Tensilica Hi-Fi-mini แบบ 24 บิตที่ได้รับการปรับปรุง
การ์ด RTL8773C / Realtek
ปีที่แล้ว Realtek ได้ประกาศเปิดตัวชิปตัดเสียงรบกวนรุ่นใหม่ ซีรี่ส์ RTL8773 ชิปเซ็ตนี้รองรับทั้งการลดเสียงรบกวนจากสภาพแวดล้อม (ENC) และการลดเสียงรบกวนแบบแอคทีฟไฮบริด (ANC) Realtek ระบุว่าชิปนี้ไม่เพียงแต่รองรับอัลกอริทึมลดเสียงรบกวนแบบแอคทีฟของตนเองเท่านั้น แต่ยังรองรับอัลกอริทึมจากบริษัทอื่นด้วย โดยมีประสิทธิภาพในการลดเสียงรบกวนได้สูงสุดถึง 40dB ชิป RTL8763BFP ในซีรี่ส์นี้เน้นการใช้งานที่ต้องการความหน่วงต่ำ และสามารถทำความหน่วงได้ถึง 100ms หรือต่ำกว่านั้น ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบอย่างมากเมื่อเทียบกับชิปควบคุมหลักอื่นๆ เช่น Huawei Freebuds 3 (Kirin A1: 190ms), vivo TWS Earphone (QCC5126: 180ms) และ Airpods Pro (H1: 144ms)
ไอโรฮา
หูฟัง WF-1000XM3 / โซนี่
บริษัท Luofa Technology เข้าร่วมเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่ม MediaTek ในปี 2017 และยังเป็นซัพพลายเออร์ชิปหลักของผลิตภัณฑ์หูฟังไร้สาย TWS ของ Sony อีกด้วย หูฟังไร้สาย TWS ตัดเสียงรบกวนรุ่นล่าสุดของ Sony อย่าง WF-1000XM3 ใช้ชิป AB1552A ของ Luofa (รุ่น MT2811SP ของ MediaTek) นอกจากนี้ Sony ยังได้เพิ่มโปรเซสเซอร์ตัดเสียงรบกวน QN1e ของตนเองลงในหูฟังด้วย ในปี 2019 Luofa ได้เปิดตัวโซลูชันชิปควบคุมหลักลดเสียงรบกวนแบบแอคทีฟไฮบริด AB155x ชิปซีรีส์นี้มีโปรเซสเซอร์ ARM Cortex-M4 ในตัวที่มีความถี่สูงสุด 156MHz และแกนประมวลผลสัญญาณดิจิทัลขนาดเล็ก Tensilica HiFi ที่มีความถี่สูงสุด 312MHz นอกจากนี้ AB155x ยังใช้เทคโนโลยี MCSync (Multicast Synchronization) ที่พัฒนาขึ้นเอง หูฟังไร้สาย TWS ที่รองรับเทคโนโลยี MCSync สามารถเชื่อมต่อได้อย่างเสถียรยิ่งขึ้น ลดเสียงขาดหาย ลดความหน่วง และรองรับการถอดรหัสเสียงความละเอียดสูง (Hi-Res audio decoding)
สรุป
เมื่อเทียบกับหูฟังบลูทูธแบบดั้งเดิม หรือหูฟังบลูทูธตัดเสียงรบกวนแบบดั้งเดิมแล้ว หูฟัง TWS อาจมีข้อเสียอยู่บ้าง เช่น อายุการใช้งานแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพการลดเสียงรบกวน และคุณภาพเสียง แต่เมื่อพิจารณาถึงข้อจำกัดด้านขนาดและการใช้พลังงานแล้ว การประนีประนอมเช่นนี้จึงเป็นเรื่องที่เข้าใจได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยเทคโนโลยีการผลิตชิปบลูทูธที่พัฒนาขึ้นเรื่อยๆ ชิปบลูทูธจะสามารถสร้างความก้าวหน้าในด้านประสิทธิภาพได้ในอนาคต
เพื่อลดความล่าช้าและการรบกวน ผู้ผลิตชิปหลายรายจึงได้นำเสนอโซลูชันของตนเอง อย่างไรก็ตาม เมื่อ Bluetooth 5.2 ขยายส่วนแบ่งการตลาดมากขึ้น ช่องสัญญาณซิงโครไนซ์ LE อาจถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอนาคต จากการตรวจสอบหน้ารับรองผลิตภัณฑ์ของ Bluetooth Technology Alliance พบว่า ผู้ผลิตอุปกรณ์ปลายทาง ชิป และ IP หลายรายเริ่มเตรียมผลิตภัณฑ์ Bluetooth 5.2 รุ่นต่อไปแล้ว จากมุมมองนี้ ยุคของหูฟัง TWS ที่ครองตลาดหูฟังบลูทูธทั้งหมดอาจมาถึงในไม่ช้า
บทความนี้คัดลอกมาจาก "เครือข่ายผู้ชื่นชอบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปพิมพ์ซ้ำ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก
คำแนะนำที่เกี่ยวข้อง
