为什么压感还没有在TWS耳机行业起量

日期:2021-05-15

根据市场调研机构预计,TWS耳机2021年的市场规模在7亿只左右。这么大体量的产品,在操控模式上大致就分成这么几类:触摸、机械按键、压感、声控、敲击。

先说传统触摸操控,截止目前,白牌和大部分品牌,都批量运用的是传统触摸方案。这种方案特点就是应用简单,但体验效果较差。因为很容易误操作,甚至女孩子的长发都可能导致有按键功能。其他还有比如受环境影响大、不同温度下灵敏度不一样等。更要命的是触摸属于盲操,随便乱摸很难精准摸到位置,同时即使好不容易摸到也会改变耳机在耳道的相对位置,造成耳机舒适体验下降或影响耳机的声音效果。

机械按键操控也有品牌如小米运用,但耳机处于很容易流汗的区域,很容易被水侵蚀。TWS耳机因为这个原因需要有一体化的设计,即防水设计,不留任何结构缝隙,机械按键是很难做到的。

用Gsensor做的敲击操控形态,也因为太容易在敲击时破坏耳机在耳道的相对位置,带来不舒适感甚至影响降噪效果,而被苹果舍弃了。

声控操控形态我们到认为是耳机操控的终极解决方案,但受限于耳机的功耗要求、声控精准及声控UI等问题,还需要行业的技术进步。在这里我们给大家提供一个行业信息,深圳锐盟半导体有限公司的芯片瞄准了这个市场,目前正在研究声控芯片级的系统解决方案,目标就是在低成本低功耗的基本要求下有优秀的操控体验。

压感操控形态我们认为是现在技术能落地的方案。自从压感方案被苹果耳机应用后,大家觉得体验非常好,一致认同应该是所有白牌和品牌厂家的效仿方案。但目前为止,市面上除了苹果,还没有任何一家公司把压感做到大量量产的地步。带着这个疑惑,我们针对这个问题做了大量调研,总结出了如下痛点:

1.成本非常高

如MEMS的解决方案动不动按美金计算,比蓝牙主控成本还高,导致很多白牌甚至有些品牌用不起。我们认为压感调理芯片包括sensor的成本要做到2块人民币以内才在TWS行业有机会。

2.物料需要手工焊接

如FPC电阻的方案,只能通过络铁手手工焊,金手指非常难焊,严重影响产能而且影响良率。我们认为压感的sensor和调理芯片都应该能够贴片,才能保证一次性的生产良率和ESD的要求。

3.PCBA整体无法组装

Sensor需要贴在外壳上,同时又要同PCBA焊接,形成一个立体结构,很难整体性的推入到狭小的耳机外壳通道,在推入过程中很容易扯坏。最后即使装好了,测试发现按键的效果很差,原因是按压的中间压力媒介松动或没有精准对位到sensor导致。因此sensor和调理芯片最好是一个整体SOC,而且按压的中间媒介对安装的位置要求不要太固定或高要求。

4.耳机PCB空间不够

如蘑菇头的电容方案,蘑菇头体积至少要保证按键的有效性,所有蘑菇头的占用的空间在PCBA所有物料里面显得非常大。相对于耳机PCB空间,0201封装的电容都嫌太大,而且降噪方案,需要更多的MIC、更多的其他sensor如骨感等,势必造成PCB的空间资源非常紧张。因此SOC的整体体积不能大于2.5*2.5mm,否则没办法找空间摆放这些元器件。

5.生产的一致性不能保证

如中间媒介的松紧度,sensor随PCB材质、元器件的特性表现差异等,都会影响按键的压感效果。所以压感的生产一致性很难保证,甚至一对耳机中左右耳按压力度都不一样。必须在芯片级要有生产一致性的校验方案,才能解决根本问题。

6.使用环境的一致性不能保证

如环境温度影响等,造成压感的体验差异很大,甚至如果你在高温的天气,从室内跑到室外,都会有压感的误操作。所以必须在芯片级要有使用环境差异性的校验方案。

7.良率

耳机行业如果生产良率上不去,根本就没有利润可言。本身微薄的利润全部会被重工、物料浪费或售后吃掉。耳机的综合生产良率至少要满足98%以上,才能保证利润不会被流失,生产厂家有钱赚。

鉴于以上痛点,深圳锐盟半导体有限公司通过大量的市场调研,针对以上问题在芯片级和系统级做了相应的改善方案。注重在解决痛点的同时,成本控制也要到位的研发理念。同时为了适应不同市场定位厂家的要求,锐盟也提供了多种解决方案,具体如下图:

特别说明的是,锐盟完全不同于目前市面上的压感芯片架构设计,在芯片级做了很多创新,如下只是列举一二:

1.压电sensor的自动校验功能

理论上各种sensor都有一致性的问题,目前大多数芯片都没有处理方案。锐盟的调理芯片专门针对这个问题做了处理,在生产过程中能够自动检验,保证产品体验一致性。

2.PCBA的参数校验DSP

理论上同批次的PCBA都有材质和元器件的参数差异,导致调理芯片对电压电容等参数的检测基点不一样,从而影响灵敏度或误操作。锐盟的RM1101A/RM1102A设计了针对性的DSP处理模块。

3.使用环境的参数校验DSP

理论上不同的使用环境都会造成各种sensor的参数差异,造成耳机操控误差。锐盟的RM1101A/RM1102A也设计了针对性的DSP处理模块。