TWS主控芯片之战，延迟、降噪与稳定性的平衡

在众多无线连接技术中，蓝牙借助真无线耳机（TWS）再度引发了一波市场热潮。蓝牙耳机早已不是什么科技新品了，但TWS的出现解决了多数人对这一产品的痛点。如今各大手机与耳机厂商都开始推出TWS耳机新品，并借由强大的主控芯片等实现降噪、语音控制等附加功能，这一切同样得益于从蓝牙4.0起加入的低功耗协议BLE。

据ABI Research统计，BLE设备数量将于2023年达到16亿，并在2018至2023年实现27%的年复合增长率。对于智能家居，物联网等应用上BLE技术的不断普及，这项技术从2010年现世以来就一直在稳步增长，并在BLE音频应用的猛增下成为了当下炙手可热的蓝牙市场爆点。随着蓝牙5.2的推出，BLE更是发展出了LE Audio高音质音频传输。

作为TWS的核心，其主控芯片从根本上决定了不同蓝牙耳机间的性能表现与特色功能。据Strategy Analytics分析，2019年苹果借助Airpods系列在TWS市场占据了50%上的份额。除苹果之外，市面上哪些有竞争力的TWS终端产品，以及它们的主控芯片又是什么呢？

Broadcom

Galaxy Buds Live / 三星

三星于去年发布的Galaxy Buds成了美国Consumer Reports评出的2019年最佳TWS耳机，该耳机不仅经由AKG进行调校，还使用了博通的BCM43014主控芯片。博通指出，该芯片组合了多年的半导体专业经验以及无线音频工程技术，支持蓝牙5协议的同时，利用无缝集成的先进声学算法减少了背景噪声。

三星为了扩展在主动降噪TWS耳机上的市场在今年分别发布了两款新品，而年初发布的Galaxy Buds Plus和本月发布的Galaxy Buds Live都采用了博通的新款主控芯片BCM43015。该芯片使用了ARM Cortex-M4作为MCU，以及ARM Cortex-M0+作为传感器中枢处理器。BCM43015还支持低功耗影子技术（LPST）和扩展同步连接（eSCO），并使用自适应跳频技术（AFH）来减少无线电频率干扰。此外，该芯片还内置了Cadence的Xtensa Hifi-3 DSP核作为音频子系统，以双通道12-bit的ADC来监测电池电压。
Qualcomm

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半市场，如今TWS这个市场商机自然也不会放过。除了今年发布的QCC514x高端蓝牙芯片外，高通还推出了面向入门与中端市场的QCC304x系列。就拿QCC3040芯片来说，该芯片采用了两个32位的处理器（最高频率为32MHz）和一个120MHz可配置的DSP内核，与上一代QCC300x系列相比降低了70%的能耗。QCC3040内置功耗极低的数字降噪技术，并支持最新的蓝牙5.2协议。

除了优异的性能外，高通的蓝牙芯片最大优势还是对音频编解码协议的支持。高通的aptX可以说是目前TWS耳机中适用性最强的协议，既有注重稳定性的aptX Adaptive，注重音质的aptX HD，还有以低延迟为目标的aptX LL（Low Latency）。

Apple

AirPods一代 / 苹果

作为将TWS一举带火的Airpods，其初代产品使用了苹果自研的W1芯片，而随后推出的二代产品和Airpods Pro，苹果则采用了全新的H1芯片。

全新的芯片不仅将蓝牙4.2协议升级至5.0，同时将通话寿命提升了50%。苹果声称H1芯片让后续的Airpods Pro做到了1.5倍的连接速度，同时提高了蓝牙信号的稳定性、速度以及距离，降低了30%的延迟，并为其加入了新的语音控制功能。

华为

麒麟A1芯片 / 华为

华为在FreeBuds 3中采用了麒麟A1芯片，这也是全球首款通过BT/BLE双模蓝牙5.1认证的SoC。该芯片采用了Cortex-M7处理器，最大频率为200MHz，最大功耗为10 uA/MHz，远低于业界30uA/MHz的功耗标准。该芯片还配置了全新的双通道同步传输技术和356MHz高速率音频处理单元，在提供稳定快速的蓝牙连接的同时，也降低了音频与视频同步的延迟。麒麟A1使用实时3A通话降噪算法和自适应降噪（ANR）提供了15dB的环境降噪效果，并以回声消除（AEC）来阻止通话对方的回声。

双通道同步传输技术 / 华为

华为通过自研的双通道同步传输技术解决延迟和功耗上的问题，传统TWS耳机同时将左右声道传输至主耳机，然后再转发给副耳机，这样引发了转发效率低、延迟高、断连以及高功耗的问题。此外由于蓝牙和2.4GHz的Wi-Fi使用同一频段，因此很容易互相干扰。该技术让两个耳机分别接受左右声道的通信，降低了50%的功耗，与蓝牙5.2中的LE同步信道类似。

恒玄科技

荣耀Flypods 3 / 华为

在FreeBuds 3之前，华为的TWS产品主要采用恒玄科技的主控芯片，比如华为Freebuds 2 Pro和荣耀FlyPods 3都内置了恒玄科技的BES2300芯片。BES2300运用了28 nm的HKMG CMOS工艺，集成了一枚Cortex-M4F内核，并支持ANC主动降噪，平均降噪效果为25dB。除华为之外，国内不少品牌的耳机都采用了恒玄科技的蓝牙芯片，比如小米的Air2s和Oppo Enco W51等。

为了解决传统TWS方案的传播问题，恒玄科技也推出了自己的解决方案——LBRT低频转发技术。该技术让主副耳机的转发维持在低频段（10-15MHz），从而做到低功耗和低延迟，同时实现3Mbps的高比特率音乐传输。

Realtek

瑞昱在2018年就发布了针对TWS的双模蓝牙5.0芯片方案RTL8763B，该芯片有由一个32位ARM Cortex-M4F处理器和一个超低功耗的DSP内核组成。其基带主频为40MHz，具有768KB的ROM大小，并采用了增强的Tensilica Hi-Fi-mini 24位DSP内核。

RTL8773C芯片 / Realtek

去年瑞昱公布了全新的降噪芯片方案RTL8773系列，这一芯片组支持环境降噪（ENC）和混合主动降噪（ANC）。瑞昱提到该芯片不仅支持自己的主动降噪算法，同样支持第三方算法，降噪效果最高可达40dB。该系列中的RTL8763BFP专注于低延迟的应用，可以实现100ms乃至更低的延迟，这与其它主控芯片相比有很大的优势，比如华为Freebuds 3（麒麟A1:190ms）vivo TWS Earphone（QCC5126:180ms）以及Airpods Pro（H1:144ms）。

Airoha

WF-1000XM3耳机 / 索尼

络达科技在2017年成为了联发科集团的一员，也是索尼TWS产品的主要芯片供应商。索尼最新的降噪TWS耳机WF-1000XM3就运用了络达的AB1552A芯片（联发科型号MT2811SP），索尼还在耳机中加入了自己的降噪处理器QN1e。2019年，络达推出混合主动降噪的主控芯片方案AB155x，该系列芯片内置一个最大频率为156MHz的ARM Cortex-M4处理器，以及一个最大频率为312MHz的Tensilica HiFi mini DSP内核。除此之外，AB155x运用了自研的MCSync（组播同步）技术，在MCSync技术支持下的TWS耳机可以做到更稳定的连接，减少断音调音降低延迟，并支持Hi-Res的音频解编码。

小结

与传统蓝牙耳机或是传统降噪蓝牙耳机相比，TWS耳机在续航、降噪效果以及音质上都有一定降低。但考虑到对体积和功耗的限制，做出这样的妥协也是理所当然的。但随着蓝牙芯片制程技术的进一步提高，未来蓝牙芯片在性能上做出突破。

而为了减少延迟和干扰，不少芯片厂商都给出自己的解决方案，但随着蓝牙5.2扩大市场占有率，未来也许都会统一采用LE同步信道。从蓝牙技术联盟的产品认证页面上来看，不少终端、芯片和IP厂商都开始在准备下一代蓝牙5.2产品。由此看来，TWS耳机占据整个蓝牙耳机的时代也许很快就会到来。

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