相較數(shù)字芯片不斷追求新工藝、新制程以實(shí)現(xiàn)更高性能、搶占前沿市場的激進(jìn)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(diǎn)不溫不火的態(tài)勢(shì)。近些年隨著IoT應(yīng)用的異軍突起，在表面平靜的藍(lán)海之下，模擬芯片的市場格局暗流涌動(dòng)、悄然變化。以模擬芯片的重要分支——電源芯片為例，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在排名前60的電源芯片廠商中，中國企業(yè)的數(shù)量超過30家。盡管中國電源芯片廠商的市占率還處于劣勢(shì)，但整體的出貨量每年都在攀升。不難發(fā)現(xiàn)，IoT應(yīng)用的蛋糕在持續(xù)做大，最典型的增量正是每年出貨量須以億計(jì)的TWS耳機(jī)產(chǎn)品！

在TWS應(yīng)用中，除了人機(jī)交互、音質(zhì)、降噪等重要功能，還有一項(xiàng)不可忽視的挑戰(zhàn)——續(xù)航。受限于TWS耳機(jī)的體積，耳機(jī)的內(nèi)置電池容量注定會(huì)成為一塊短板。那么，在無法提升耳機(jī)單次續(xù)航的前提下，業(yè)界給出的解決方案是提升耳機(jī)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(dòng)了電源管理芯片的突破與創(chuàng)新！

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TWS市場邁入持續(xù)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(shè)備的電能供應(yīng)心臟，在TWS應(yīng)用中起到至關(guān)重要的作用。例如耳機(jī)倉PMIC，它主要起到兩方面作用：一是負(fù)責(zé)充電倉內(nèi)部的電池充電，二是負(fù)責(zé)充電倉內(nèi)部電池升壓輸出、并且為耳機(jī)快速充電。此外，實(shí)時(shí)的安全防護(hù)功能也需要依賴PMIC實(shí)現(xiàn)，防止內(nèi)置鋰電池過充、過放、過流、短路等情況發(fā)生。

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，2020年全球品牌TWS耳機(jī)出貨量約為2.5億副，預(yù)計(jì)到2024年，全球品牌TWS耳機(jī)出貨量達(dá)5.51億副，年復(fù)合增長率達(dá)到19.8%；而白牌TWS耳機(jī)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(dá)到每年數(shù)億顆的量級(jí)，并在未來幾年維持不飽和的市場需求。與此同時(shí)，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(duì)決。

兆易創(chuàng)新全新的電源管理芯片——GD30WS8805系列在高效率和高集成方面實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的突破。該系列芯片擁有超低的靜態(tài)電流，睡眠模式下，消耗電流小于5μA；支持最大1.2A的對(duì)電池充電電流，最大600mA的對(duì)耳機(jī)充電電流；使用開關(guān)式充電，BOOST轉(zhuǎn)換效率達(dá)到95%，處于業(yè)界領(lǐng)先水平，熱損耗也更低；再搭配業(yè)界主流的Arm Cortex-M23系列GD32E230系列入門級(jí)MCU，即可提供完整的TWS耳機(jī)充電倉電源管理方案。

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PMIC也內(nèi)卷？各家方案競逐，

快充、低功耗、高集成一個(gè)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(jī)電池的使用壽命。一般而言，TWS耳機(jī)電池的損耗主要發(fā)生在充電過程，此時(shí)內(nèi)部電路通過升壓變換器升高電壓來達(dá)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?fù)p耗，延長電池使用壽命；GD30WS8805擁有低靜態(tài)功耗的優(yōu)勢(shì)，成為了具備市場競爭力的優(yōu)先之選。當(dāng)然，影響電池壽命的因素還有充電循環(huán)次數(shù)、使用環(huán)境、電芯材質(zhì)等等，兆易創(chuàng)新也在積極攜手合作伙伴，一起探索降低耳機(jī)電池?fù)p耗的技術(shù)方法。

與此同時(shí)，隨著TWS應(yīng)用的發(fā)展迭代，不僅是人機(jī)交互、高清音質(zhì)、主動(dòng)降噪等功能愈發(fā)齊全，就連電源管理芯片的集成度也越來越高，逐漸出現(xiàn)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(shù)也不斷納入其中。

舉個(gè)例子，兆易創(chuàng)新的電源管理芯片GD30WS8805就集成了充電、放電、通信、保護(hù)、耳機(jī)檢測(cè)、LDO等六大功能。在充電管理方面，可以給充電盒電池、耳機(jī)電池以及MCU供電，實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)電壓等多種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)TWS電源管理系統(tǒng)的智能化控制。值得一提的是，GD30WS8805內(nèi)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(yè)界屬于非常少見的做法，因此獲得了TWS行業(yè)客戶的廣泛關(guān)注，一些行業(yè)頭部客戶已經(jīng)開始導(dǎo)入并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

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MCU+PMIC，

TWS藍(lán)海掀開兆易創(chuàng)新“數(shù)字+模擬”策略新序幕

對(duì)比單獨(dú)采購電源管理芯片，產(chǎn)業(yè)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(fā)成本的同時(shí)，也能加速產(chǎn)品的上市時(shí)間。對(duì)于這一類客戶需求，兆易創(chuàng)新同步推出了“MCU+PMIC”的TWS電源管理平臺(tái)框架，基于廣泛應(yīng)用的MCU產(chǎn)品線優(yōu)勢(shì)，結(jié)合客戶實(shí)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(chuàng)新主推的一款電源管理開發(fā)平臺(tái)。該開發(fā)板采用Cortex-M23內(nèi)核的GD32E230F4V6芯片作為主控MCU，以I2C接口方式與PMIC GD30WS8805進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)單節(jié)鋰電池和耳機(jī)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(yàn)原廠的研發(fā)能力。同時(shí)，主控MCU的選擇也非常靈活，根據(jù)不同客戶的需求，可以選擇不同性能、價(jià)格、pin腳數(shù)量、尺寸大小的MCU，兆易創(chuàng)新本身就有非常豐富的MCU產(chǎn)品線供客戶挑選。客戶可以自由組合，實(shí)現(xiàn)各類高性能與低成本的TWS應(yīng)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(dāng)USB插入、耳機(jī)插入、充電完成等狀態(tài)發(fā)生時(shí)，內(nèi)部寄存器相應(yīng)位會(huì)改變，同時(shí)會(huì)發(fā)出一個(gè)中斷脈沖，讓MCU讀取寄存器變化值，進(jìn)行相應(yīng)的充放電管理。USB模式下，方案可以同時(shí)給充電盒鋰電池和耳機(jī)鋰電池充電，耳機(jī)充電優(yōu)先。兩只耳機(jī)擁有獨(dú)立的兩路充電回路，可以單獨(dú)為一只耳機(jī)進(jìn)行充電。除此之外，GD30WS8805還擁有多種保護(hù)和檢測(cè)功能，如電池過壓、過流、過溫保護(hù)，耳機(jī)過壓、過流保護(hù)，USB插入拔出檢測(cè)、耳機(jī)插入拔出檢測(cè)等。

目前，這顆電源管理芯片GD30WS8805已經(jīng)成功打入市場，并已經(jīng)批量出貨；并且兆易創(chuàng)新的下一代PMIC產(chǎn)品也在TWS市場持續(xù)深耕，將針對(duì)充電電流實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的突破，加速耳機(jī)倉快充功能的普及；并對(duì)封裝尺寸進(jìn)一步減小，適用于便攜式的開發(fā)需求。毫無疑問，兆易創(chuàng)新正在擴(kuò)充IoT領(lǐng)域的應(yīng)用版圖，在MCU、存儲(chǔ)、傳感的多元化布局上，進(jìn)一步探索電源和信號(hào)鏈等模擬芯片的創(chuàng)新，從而形成廣泛產(chǎn)品組合的優(yōu)異競爭力！

責(zé)任編輯：haq