TWS主控芯片之争，延迟、降噪和稳定性之间的平衡之争

2021-12-28 309

电子爱好者网报道（文/周凯阳）在众多无线连接技术中，蓝牙技术借助真无线耳机（TWS）再次掀起市场热潮。蓝牙耳机虽然已不再是新技术产品，但TWS的出现解决了大多数用户在使用这类产品时的痛点。如今，各大手机和耳机厂商纷纷推出新款TWS耳机产品，并采用功能强大的主控芯片，实现了降噪、语音控制等附加功能。而这一切，也得益于蓝牙4.0新增的低功耗协议BLE。

据ABI Research预测，到2023年，BLE设备数量将达到1.6亿台，2018年至2023年的复合年增长率将达到27%。随着BLE技术在智能家居、物联网等领域的持续普及，自2010年诞生以来，该技术一直保持着稳步增长，并因BLE音频应用的激增而成为蓝牙市场的热点。随着蓝牙5.2的发布，BLE音频技术实现了高质量的音频传输。

作为真无线耳机（TWS）的核心，其主控芯片从根本上决定了不同蓝牙耳机的性能和功能。据Strategy Analytics的数据显示，凭借AirPods系列，苹果在2019年占据了TWS市场50%的份额。除了苹果之外，市场上还有哪些具有竞争力的TWS终端产品？它们的主控芯片又是什么？

博通

Galaxy Buds Live / 三星

三星去年发布的Galaxy Buds耳机被《美国消费者报告》评为2019年度最佳真无线耳机。这款耳机不仅由AKG调音，还采用了博通的BCM43014主控芯片。博通指出，该芯片融合了多年半导体技术和无线音频工程技术，在支持蓝牙5协议的同时，还无缝集成了先进的声学算法，有效降低背景噪音。

为了拓展主动降噪真无线耳机市场，三星今年发布了两款新品。年初发布的 Galaxy Buds Plus 和本月发布的 Galaxy Buds Live 均采用了博通公司最新的主控芯片 BCM43015。该芯片采用 ARM Cortex-M4 作为微控制器 (MCU)，ARM Cortex-M0+ 作为传感器中央处理器。BCM43015 还支持低功耗阴影技术 (LPST) 和扩展同步连接 (eSCO)，并采用自适应跳频技术 (AFH) 来降低射频干扰。此外，该芯片还内置了 Cadence 的 Xtensa Hifi-3 DSP 内核作为音频子系统，并使用双通道 12 位 ADC 来监测电池电压。

高通公司

QCC3040 结构图 / 高通

自高通收购CSR以来，借助CSR的蓝牙芯片占据了大部分市场份额，如今TWS自然不会放过这块市场宝地。除了今年发布的高端蓝牙芯片QCC514x之外，高通还推出了面向入门级和中端市场的QCC304x系列。以QCC3040芯片为例，该芯片采用两个32位处理器（最高频率为32MHz）和一个120MHz可配置DSP内核，相比上一代QCC300x系列，功耗降低了70%。QCC3040内置数字降噪技术，功耗极低，并支持最新的蓝牙5.2协议。

除了卓越的性能外，高通蓝牙芯片最大的优势在于其对音频编解码器协议的支持。可以说，高通的aptX是目前TWS耳机中最具适应性的协议。它包含注重稳定性的aptX Adaptive、注重音质的aptX HD以及旨在降低延迟的aptX LL（低延迟）。

蘋果

第一代 AirPods / 苹果

作为让真无线耳机（TWS）一炮而红的功臣，第一代AirPods采用的是苹果自研的W1芯片。然而，在随后推出的第二代产品和AirPods Pro中，苹果则使用了全新的H1芯片。

这款新芯片不仅将蓝牙4.2协议升级到5.0，还将通话时间延长了50%。苹果声称，H1芯片使新款AirPods Pro的连接速度提升了1.5倍，同时提高了蓝牙信号的稳定性、速度和传输距离，延迟降低了30%，并新增了语音控制功能。

华为

麒麟A1芯片/华为

华为FreeBuds 3耳机采用麒麟A1芯片，该芯片也是全球首款通过蓝牙5.1双模认证的SoC。麒麟A1采用Cortex-M7处理器，最高主频可达200MHz，最大功耗仅为10μA/MHz，远低于业界30μA/MHz的功耗标准。此外，该芯片还搭载了全新的双通道同步传输技术和356MHz高速音频处理单元，不仅提供稳定快速的蓝牙连接，还能有效降低音视频同步延迟。麒麟A1采用实时3A通话降噪算法和自适应降噪（ANR）技术，可提供15dB的环境噪音消除效果，并利用回声消除（AEC）技术有效防止通话中出现对方的回声。

双通道同步传输技术/华为

华为通过自主研发的双通道同步传输技术解决了延迟和功耗问题。传统的TWS耳机将左右声道信号同时传输到主耳机，然后再转发到副耳机，导致转发效率低、延迟高、容易断连、功耗高等问题。此外，由于蓝牙和2.4GHz Wi-Fi使用相同的频段，容易相互干扰。这项技术允许两个耳机分别接收左右声道信号，功耗降低50%，类似于蓝牙5.2中的低功耗同步通道。

恒轩科技

荣耀 Flypods 3 / 华为

在FreeBuds 3之前，华为的真无线耳机产品主要采用恒轩科技的主控芯片。例如，华为FreeBuds 2 Pro和荣耀FlyPods 3都内置了恒轩科技的BES2300芯片。BES2300采用28nm HKMG CMOS工艺，集成Cortex-M4F内核，支持ANC主动降噪，平均降噪效果为25dB。除了华为之外，许多国内耳机品牌也使用恒轩科技的蓝牙芯片，例如小米Air2s和OPPO Enco W51。

为了解决传统TWS方案的传播问题，恒轩科技也推出了自主研发的LBRT低频转发技术。该技术能够将主副耳机的信号转发保持在低频段（10-15MHz），从而实现低功耗、低延迟，并达到3Mbps的高比特率音乐传输。

瑞昱

瑞昱科技于2018年发布了用于TWS的双模蓝牙5.0芯片解决方案RTL8763B。该芯片由一个32位ARM Cortex-M4F处理器和一个超低功耗DSP内核组成。其基带频率为40MHz，ROM容量为768KB，并采用了增强型Tensilica Hi-Fi-mini 24位DSP内核。

RTL8773C芯片/瑞昱

去年，瑞昱发布了全新的降噪芯片解决方案——RTL8773系列。该芯片组支持环境降噪（ENC）和混合主动降噪（ANC）。瑞昱表示，该芯片不仅支持其自主研发的主动降噪算法，还支持第三方算法，降噪效果最高可达40dB。该系列中的RTL8763BFP专注于低延迟应用，可实现100ms甚至更低的延迟。与其他主控芯片相比，例如华为Freebuds 3（麒麟A1：190ms）、vivo TWS耳机（QCC5126：180ms）和AirPods Pro（H1：144ms），RTL8763BFP具有显著优势。

爱吕叶

索尼 WF-1000XM3 耳机

罗发科技于2017年加入联发科集团，同时也是索尼TWS产品的主要芯片供应商。索尼最新款降噪TWS耳机WF-1000XM3采用了罗发科技的AB1552A芯片（联发科型号MT2811SP）。索尼还在该耳机中加入了自家的降噪处理器QN1e。2019年，罗发科技推出了混合主动降噪主控芯片解决方案AB155x。该系列芯片内置最高频率156MHz的ARM Cortex-M4处理器和最高频率312MHz的Tensilica HiFi mini DSP内核。此外，AB155x还采用了罗发科技自主研发的MCSync（多播同步）技术。支持MCSync技术的TWS耳机能够实现更稳定的连接，减少音频断断续续和延迟，并支持Hi-Res音频解码。

摘要

与传统蓝牙耳机或传统降噪蓝牙耳机相比，TWS耳机在电池续航、降噪效果和音质方面存在一定的不足。但考虑到尺寸和功耗的限制，这种妥协也是情理之中的。然而，随着蓝牙芯片工艺技术的进一步提升，蓝牙芯片的性能未来必将取得突破。

为了降低延迟和干扰，许多芯片厂商都提供了各自的解决方案。然而，随着蓝牙5.2市场份额的扩大，低功耗蓝牙（LE）同步通道未来可能会被统一使用。从蓝牙技术联盟的产品认证页面来看，许多终端、芯片和IP厂商已经开始着手研发下一代蓝牙5.2产品。由此看来，真无线耳机（TWS）占据整个蓝牙耳机市场的时代或许即将到来。

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