相較數字芯片不斷追求新工藝、新制程以實現更高性能、搶占前沿市場的激進策略,模擬芯片往往使用成熟的制造工藝,且長期保持小幅度的市場增長,多少有點不溫不火的態勢。近些年隨著IoT應用的異軍突起,在表面平靜的藍海之下,模擬芯片的市場格局暗流涌動、悄然變化。以模擬芯片的重要分支——電源芯片為例,據統計,在排名前60的電源芯片廠商中,中國企業的數量超過30家。盡管中國電源芯片廠商的市占率還處于劣勢,但整體的出貨量每年都在攀升。不難發現,IoT應用的蛋糕在持續做大,最典型的增量正是每年出貨量須以億計的TWS耳機產品!
在TWS應用中,除了人機交互、音質、降噪等重要功能,還有一項不可忽視的挑戰——續航。受限于TWS耳機的體積,耳機的內置電池容量注定會成為一塊短板。那么,在無法提升耳機單次續航的前提下,業界給出的解決方案是提升耳機充電的效率,這也是TWS充電倉逐漸加入快速充電功能的原因,并有效推動了電源管理芯片的突破與創新!
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TWS市場邁入持續增長期,
本土芯片廠商開拓PMIC新賽道
電源管理芯片(簡稱PMIC)是電子設備的電能供應心臟,在TWS應用中起到至關重要的作用。例如耳機倉PMIC,它主要起到兩方面作用:一是負責充電倉內部的電池充電,二是負責充電倉內部電池升壓輸出、并且為耳機快速充電。此外,實時的安全防護功能也需要依賴PMIC實現,防止內置鋰電池過充、過放、過流、短路等情況發生。
相關數據表明,2020年全球品牌TWS耳機出貨量約為2.5億副,預計到2024年,全球品牌TWS耳機出貨量達5.51億副,年復合增長率達到19.8%;而白牌TWS耳機出貨量則“只多不少”。這就意味著PMIC的出貨量也將與之匹配、達到每年數億顆的量級,并在未來幾年維持不飽和的市場需求。與此同時,中國芯片廠商正在積極涌入PMIC這一賽道,并有望后來者居上,在TWS市場上與國際大廠正面對決。
兆易創新全新的電源管理芯片——GD30WS8805系列在高效率和高集成方面實現了進一步的突破。該系列芯片擁有超低的靜態電流,睡眠模式下,消耗電流小于5μA;支持最大1.2A的對電池充電電流,最大600mA的對耳機充電電流;使用開關式充電,BOOST轉換效率達到95%,處于業界領先水平,熱損耗也更低;再搭配業界主流的Arm Cortex-M23系列GD32E230系列入門級MCU,即可提供完整的TWS耳機充電倉電源管理方案。
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了解兆易創新PMIC產品優越性能!
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PMIC也內卷?各家方案競逐,
快充、低功耗、高集成一個不少
這顆全新的GD30WS8805電源管理芯片擁有低功耗、高效率的特性,有助于增加耳機電池的使用壽命。一般而言,TWS耳機電池的損耗主要發生在充電過程,此時內部電路通過升壓變換器升高電壓來達到充電的目的。因此,選擇一款低功耗的升壓變換器可以有效減少電池損耗,延長電池使用壽命;GD30WS8805擁有低靜態功耗的優勢,成為了具備市場競爭力的優先之選。當然,影響電池壽命的因素還有充電循環次數、使用環境、電芯材質等等,兆易創新也在積極攜手合作伙伴,一起探索降低耳機電池損耗的技術方法。
與此同時,隨著TWS應用的發展迭代,不僅是人機交互、高清音質、主動降噪等功能愈發齊全,就連電源管理芯片的集成度也越來越高,逐漸出現充電管理二合一、三合一,甚至六合一的電源方案,更不說快充、無線充電等技術也不斷納入其中。
舉個例子,兆易創新的電源管理芯片GD30WS8805就集成了充電、放電、通信、保護、耳機檢測、LDO等六大功能。在充電管理方面,可以給充電盒電池、耳機電池以及MCU供電,實現充電管理三合一,還可以配合GD32 MCU,通過I2C總線自由配置充電過程中的恒流充電流、恒流充跳轉電壓等多種參數,實現對TWS電源管理系統的智能化控制。值得一提的是,GD30WS8805內置的LDO可以提供輸出50mA、3.3V 的電源,為外部電路供電,無需額外器件,從而減少方案的整體開支,這在業界屬于非常少見的做法,因此獲得了TWS行業客戶的廣泛關注,一些行業頭部客戶已經開始導入并實現量產。
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MCU+PMIC,
TWS藍海掀開兆易創新“數字+模擬”策略新序幕
對比單獨采購電源管理芯片,產業鏈下游的OEM、ODM廠商們往往傾向于一站式的電源管理方案,在降低研發成本的同時,也能加速產品的上市時間。對于這一類客戶需求,兆易創新同步推出了“MCU+PMIC”的TWS電源管理平臺框架,基于廣泛應用的MCU產品線優勢,結合客戶實際需求,形成具有市場競爭力的全新一站式方案。
下圖展示的GD32E230F-TWS板就是兆易創新主推的一款電源管理開發平臺。該開發板采用Cortex-M23內核的GD32E230F4V6芯片作為主控MCU,以I2C接口方式與PMIC GD30WS8805進行通信,實現對單節鋰電池和耳機的充放電管理。這一類打包方案并非每家原廠都能提供,也比較考驗原廠的研發能力。同時,主控MCU的選擇也非常靈活,根據不同客戶的需求,可以選擇不同性能、價格、pin腳數量、尺寸大小的MCU,兆易創新本身就有非常豐富的MCU產品線供客戶挑選。客戶可以自由組合,實現各類高性能與低成本的TWS應用方案。
在上述方案中,電源管理芯片GD30WS8805具備三種模式,分別是USB模式、BAT模式和Sleep模式。當USB插入、耳機插入、充電完成等狀態發生時,內部寄存器相應位會改變,同時會發出一個中斷脈沖,讓MCU讀取寄存器變化值,進行相應的充放電管理。USB模式下,方案可以同時給充電盒鋰電池和耳機鋰電池充電,耳機充電優先。兩只耳機擁有獨立的兩路充電回路,可以單獨為一只耳機進行充電。除此之外,GD30WS8805還擁有多種保護和檢測功能,如電池過壓、過流、過溫保護,耳機過壓、過流保護,USB插入拔出檢測、耳機插入拔出檢測等。
目前,這顆電源管理芯片GD30WS8805已經成功打入市場,并已經批量出貨;并且兆易創新的下一代PMIC產品也在TWS市場持續深耕,將針對充電電流實現進一步的突破,加速耳機倉快充功能的普及;并對封裝尺寸進一步減小,適用于便攜式的開發需求。毫無疑問,兆易創新正在擴充IoT領域的應用版圖,在MCU、存儲、傳感的多元化布局上,進一步探索電源和信號鏈等模擬芯片的創新,從而形成廣泛產品組合的優異競爭力!
責任編輯:haq
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原文標題:兆易創新競逐IoT細分賽道,全新電源管理芯片瞄準億級TWS市場
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