把音频IC当乐器来开发?ROHM打造了一款“工匠”级音频SoC

分享到:

1

古人云“眼见为实耳听为虚”其实这句话应该反过来“耳听为实眼见为虚”--音质好坏每个人都能听出来,但眼睛看到的未必就是真实的,其实,人类对于完美音质的追求一直没有停止,著名导演乔治卢卡斯就曾经说过“声音占据电影天的一半”,从黑胶唱片到磁带到CD到如今的无损音乐,在音源质量提升的同时,音频IC也在不断进步,近日,在音频发烧领域浸淫多年的ROHM(罗姆半导体)推出了一款集成度音频SoC,听完这颗IC演示,大家都沉默了.....

1、以工匠精神打造产品

“ROHM半导体已经有近60年历史,在如今高清音频时代我们推出了这款芯片,我们相信它会成为中国不断普及的、最先进的、支持高分辨率的音频SoC产品之一。罗姆拥有非常多年的模拟工程的技术积累,这也是我们能够开发出这样产品的背景。罗姆多年来一直对声音有不懈地追求。”ROHM半导体(深圳)有限公司董事长竹内善行先生(题图)在发布会上指出,“大家熟悉的雅马哈、天龙等知名发烧级影音功放里的音频芯片,都出自ROHM半导体!ROHM半导体的发展可谓伴随着音频技术的不断进步! ”下图显示了ROHM音频器件在各个音频时代设备上的采用情况

 

2

从上图看出,从模拟音频,到数字音频,到压缩音频,到分辨率音频,ROHM一直提供放大器、媒体解码器、功放、音频电源、高分辨率音频SoC等产品。

而且他强调,ROHM半导体一直采用的是高度IDM模式--从IC设计到晶圆到芯片制造、封测都是ROHM半导体,甚至半导体设备都是自己制造,他表示这样好处是芯片彻底可追踪,另外,可以保证芯片长期有稳定的供应。也可以确保高品质设计和制造。这是典型的“工匠精神”啊。

 

3

4

 

2、ROHM音频产品回顾

音频技术多年来一直被冠以“玄学”的称号,因其主观性非常大,每个人听觉感受都不同,但这也是其魅力所在,ROHM如何打造一款适合大家口味的音频芯片?ROHM半导体(深圳)有限公司设计中心经理潘少聪为大家做了介绍。

 

5

“在音频方面,以前音频的评价主要是电气参数的评估,但今天我们讲的是高分辨率的音频,所以我们追加了主观听感评估,综合进行音频产品的最终评估。”他指出,“我们的听感评估有类似八卦图,有八个基准,从里到外的分数越来越高,最高分是5分,评估点分别是通透度、临场感、开阔度、解析度、定位感、厚度、魄力等等,让评估者打分,这是我们在横滨设立的一个听感评估声音室,很多的高品质音源可以在这里进行试听。”

 

6

他表示每年ROHM都在10家以上客户处举办新品试听会,以这样的评判通过四个方面打造高音质:分别是电路设计、掩膜布局、晶圆工艺、封装,显然后三项都是和芯片制造有关,因此ROHM的IDM优势就显现出来了。其他音频SoC厂家不可能还从制造封装去优化音频品质吧。

 

7

他表示ROHM的产品主要聚焦在家庭音响和汽车音响上,“传统的家庭音响和汽车音响已经开始使用了ROHM的产品,例如高音质音频处理器、媒体解码器、功放、电源IC、运算放大器等,最近比较流行的压缩音频和网络音频领域,ROHM的AD转换、AD转换、功放、电源IC、通用品也获得采用。

他以音频设备结构图来讲解音频的处理过程--各种不同的音源(包括来自CD、手机、蓝牙,USB的音源),通过Audio的输入系统到播放器,通过播放器进行信息提取,经过一些解码处理之后,最终产生了数字Audio的信号,然后进入到功放进行放大,把信号转化成物理振动,发出声音。这种架构从70年代到现在一直没有大的改变。

 

8

 

这个图换成器件就是下面这个图

9

变化的是记录方式如音源、编解码器、功放的高品质化、轻量化、省电化等。

以音源为例, 经历了从盒式磁带到CD到半导体存储设备USB/SD/iPoD的过程,在这这些变化中,罗姆半导体不断与时俱进提供了适应当时时代需要的音频产品。

 

10

 

“首先在磁带的时候,我们提供了录音、前置放大器、Dolby芯、自动反转控制器等。到了CD时代,罗姆提供了CD伺候服系统、CD-ROM解码器,静音电机驱动器等,在USB时代,罗姆提供解码器、编码器等等。都是每个时代核心的产品。”他强调。“在运算放大器方面,我们分两个类型,一个是双极型,一个是CMOS型。电源类则包括了线性和开关电源等。”

 

3、高清音频时代ROHM提供什么?

 

1983年Compact Disc Digital Audio (CD) 标准确定时候,每个声道的是16bit分辨率、采样率44.1kHz的音频数据格式,按照当时表示是音乐数据每分钟约10M(Byte)的数据容量。 现在随着半导体技术的发展,高分辨率音频标准逐渐显现了,就是采用32bit分辨率,采样率192kHZ,这样一首歌每分钟有90Mb的数据量,跟CD比起来是9倍增加。

 

11

从这个图可以看出,目前CPU处理能力相对30年前体横了5万倍,HDD容量提升了10万倍,DRAM容量提升了2万倍,现在音频品质的提升还不够。

 

“我们预计未来高分辨率音源会越来越多,这是必然的趋势,所以我们要做的技术提供可处理高分辨率音源的媒体解码器以及与其音质相配的声音处理器。”他指出。这就是罗姆推出的音频SoC BM94803AEKU

 

12

 

13

这款音频SoC 主打家庭和汽车音频市场,瞄准的是从传统收录机、CD组合音响到最新蓝牙音箱、USB-DAC等音频设备,其亮点是可以支持目前市场上所有音源格式,并将控制器和外围、I/O集成。目前你能数得着的音频格式它全部通吃。

 

14

 

从下图可以看出,BM94803AEKU把CDROM解码器、声音处理DSP、USB/SD解码器、MCU和SDRAM都集成进去。(红色线框部分)SDRAM可以提前把一些音频储存起到防震的作用,另外,一位资深发烧友曾经告诉我音频播放中音源的缓存需要低延迟才不可以影响音质,集成SDRAM解决了这个问题。

 

15

另外,集成的SDRAM可以让设计者不用担心元器件间的辐射噪声对于提升音质也有帮助。

 

16

“BM94803AEKU可以支持到用户要求的所有音源设备,如包括了CD、USB、SD、蓝牙、手机音频、电脑音频以及能支持苹果和安卓系统的音频 ,业内目前独此一家!”他强调。 另外,ROHM这款SoC竟然支持强力纠错,这让我想起了当年能播放D版DVD的步步高播放机。

 

17

我们也开发了SoC用的专用软件,其中的Firmware可以配合不用客户需求,主要做小小改动就可以开发出想要的功能。”他表示,“另外,配合此款SoC的推出,罗姆还推出了业界首款支持高分辨率的音频参考设计。参考设计以Audio SoC为中心,由ROHM的放大器、CD驱动器等组成,可最大限度地发挥音频设备和外围应用的性能。

 

18

 

19

 

20

这就是参考设计板,现在以此进行了试听。BM94803AEKU于2017年1月量产,没有产能3万颗(样品价格4,000日元/个:不含税),参考设计参考价格70,000日元/台:不含税。

4、试听体验

 

21

ROHM高级工程师山本佳弘主持了试听,他指出罗姆的参考设计是从最前端的收音录音功能开始一直到后面的模拟音频,可以支持目前的SD/USB数字音频,同时还拥有按键操作和CD显示辅助功能,这个试听准备了高解析度音频以及非高解析度音频,希望大家可以仔细分辨一下它们的区别,试听的音箱都很普通,大家可以通过这样的普通音箱体验到高解析度音频体验。

试听准备了两首音乐,第一首是日本太鼓的演奏,有压缩音频、CD音频、高解缩音频,每一个音频种类都会放一遍。第二首是日本女歌手中岛美嘉的歌曲,同样也是这三种音频。

5、ROHM未来高清音频产品规划

山本佳弘表示ROHM后续会推出针对高清音频的DA的转换器、AB类功放还有D类功放(红色框器件)等,此外还包括低噪声电源管理IC,罗姆的超低噪音LDO的噪声音频可以做到5uV,跟传统电源IC相比只有其1/100。

 

22

23

支持高分辨率的DA转换器,它直接影响到后端的音频电气特性,现在能做这个产品的全球就三家公司,有一家已经被收购,基本不出新品,这是我们跟A公司和B公司的听感比较图,我们的产品比他们的更有优势,尤其是通透度、影响感、魄力和失真等,我们有信心比AB两家公司产品做得更加好。”他强调。“罗姆开发音频产品的工程师是把产品当做乐器来开发,从它的材质到最终发出的声音都有自己的见解,罗姆这么多年的音频技术的集成就是今天的SoC产品,运用我们的参考设计就能轻松简单的进行音频产品开发。”

继续阅读
ROHM开发出4通道线性LED驱动器“BD183x7EFV-M”

全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都)面向两轮/四轮机动车中应用日益普及的LED尾灯(刹车灯、后尾灯)、雾灯、转向灯等,开发出内置MOSFET的4通道线性LED驱动器IC“BD183x7EFV-M”(BD18337EFV-M / BD18347EFV-M)。

ROHM的SiC功率元器件被应用于UAES的电动汽车车载充电器

全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)的SiC功率元器件(SiC MOSFET*1)被应用于中国汽车行业一级综合性供应商——联合汽车电子有限公司(United Automotive Electronic Systems Co., Ltd. ,总部位于中国上海市,以下简称“UAES公司”)的电动汽车车载充电器(On Board Charger,以下简称“OBC”)。UAES公司预计将于2020年10月起向汽车制造商供应该款OBC。

ROHM免费提供“ROHM Solution Simulator”

全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都)面向汽车和工业设备等电子电路设计者和系统设计者,开发出可以在解决方案电路上一并验证功率元器件(功率半导体)、驱动IC及电源IC等的Web仿真工具“ROHM Solution Simulator”,并在ROHM官网上公开了该工具能支持的44个电路解决方案。

ROHM开发出高级车载仪表盘扬声器放大器“BD783xxEFJ-M”

全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)面向具有自动驾驶和ADAS功能的汽车的仪表盘(以下简称“汽车仪表盘”),开发出满足汽车电子产品可靠性标准AEC-Q100的2.8W输出AB类单声道扬声器放大器“BD783xxEFJ-M”(BD78306EFJ-M / BD78310EFJ-M / BD78326EFJ-M)。

汽车世界2020:引入支持未来移动社会的半导体解决方案

ROHM于2020年1月15日(星期二)至17日(星期五)在东京举行的第12届国际汽车电子技术博览会上展出。这一次,在“汽车创造未来”的主题,介绍罗姆半导体解决方案,支持在不远的将来,将流动的社会,从最新的模拟集成电路,减少车辆系统的负荷发展支持ADAS的产品和自动驾驶以及碳化硅电力设备导致xEV的进化。