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AKM工厂3天大火,hifi播放器们要集体"大涨价"?

2020-11-15 13:49:36 2点赞 2收藏 0评论

不久前,成立近90年的日本旭化成微电子株式会社(AKM)延冈制造所工厂发生特大火灾,由于消防员意外导致灭火过程持续超过90小时,负责制造大规模集成电路(LSI)的厂因火灾而停产。


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这次的火灾远比之前三星、东芝公司的闪存芯片工厂火灾严重,停工工厂可能至少需半年时间才能完全恢复。由于起火工厂为IC制造工厂,也是旭化成唯一晶圆厂,因此涉及AKM芯片的行业都受到了明显波及。


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三星、东芝闪存工厂的大火让内存颗粒价格飙升,9年前的泰国洪水则是让尼康单反、索尼微单行情暴涨,天灾带来的市场恐慌无法消除,这次AKM芯片也无例外地出现了大量抢货现象:其中主要包含音频IC(ADC/DAC)和传感器,部分型号甚至从单片5美元涨到110美元的天价,同时供货期也大大拉长,很可能出现产能不够的情况,从而影响新机发售。


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对于随身hifi播放器玩家来说,旭化成解码芯片一定不陌生,早期的AK4490就是一款经典好声的顶级DAC,艾利和的旗舰机AK380就内置该芯片,国内播放器如飞傲X5三代、乐彼L5PRO、凯音I5等也均有采用。


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DAC意为数模转换器,把数字音频信号采样、拟合成连续的模拟波形。采样精度越高、采样频率越高,越接近原始波形,还原度越好,理论上也就越hifi。采样精度即解码动态,用bit来表示,采样频率用Hz来表示,比如采用PCM编码的CD采用16bit/44.1KHz,索尼hi-res精选曲库里往往会有24bit的更高质量的无损数字音频文件。


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AK4490是一款32bit的高动态旗舰级芯片,目前PCM编码音源相对容易获得的最高规格采样可以到32bit/384KHz,所以理论上只要用好这块DAC,其性能足以"吃下"任何无损音源的"信息量"。和CPU一样,在随身hifi播放器里,DAC经常会出现"性能冗余"的情况,同样一片芯片,可以做成售价十多万的顶级台式解码器,也可以做一两千的随身听,如何榨干DAC性能才是各家厂商体现技术实力的关键。


2020年仍采用"落伍"的AK4490的旷世旗舰QPM,售价13800元2020年仍采用"落伍"的AK4490的旷世旗舰QPM,售价13800元


芯片可能"落伍",声音不会落伍,但摩尔定律还是会在任何半导体上发挥作用。4490成功之后的AKM一路高歌猛进,AK4497和AK4499两代旗舰都获得了不错的市场反馈。艾利和依然是"最大客户"——SP1000、SP2000分别是这4497和4499的首发机型;飞傲和山灵也纷纷跟进:飞傲中端型号M11PRO和旗舰型号M15都采用两颗AK4497 DAC,山灵对应的中端M6PRO同样是双4497的配置,但最新的旗舰M8则采用了AK4499。比较有意思的是,另一国产高端hifi品牌的代表乐图的最新限量款旗舰——钛菊依然沿用了量产前旗舰墨菊的单片AK4497配置,显得"朴实无华且枯燥",继续做坚定的"反唯芯论"者。


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在随身hifi圈,不得不提另一家知名DAC芯片厂——美国加州的ESS Technology公司。该公司的DAC产品以"堆料"著称,技术指标十分漂亮,理论参数极高。比较有名的型号包括ES9018/9028/9038系列,Oriolus和iBasso很喜欢用它家的产品——初代国砖DX100就采用ES9018,当时这款旗舰芯片就已支持32bit,之后的DX200采用两颗ES9028PRO;Oriolus则是淡定地在DP100播放器上采用了ES9018s,DAC芯片的后缀都十分重要,代表了不同的档次性能,和所谓hifi手机上广泛采用的低功耗版本ES9018K2M不同,es9018s才是标准版而非缩水版的9018。这不,售价50w的森海塞尔奥菲斯二代的解码部分也用了同款DAC。


DAC的后缀名非常重要,不要看错DAC的后缀名非常重要,不要看错


ESS在2016年更新的新旗舰DAC芯片ES9038PRO,首发机型是万元级的艾利和SE100,当时这颗DAC的性能可谓爆炸:140dB的信噪比、-122dB的THD+N、32bit 8通道……旭化成直到2018年才终于赶了上来:同样的140dB信噪比、THD+N提升到-124dB、32bit 4通道,最高采样率768KHz,没错,就是AK4499。


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"三分天下"之三、和ESS同岁的老邻居是相对低调的Cirrus Logic公司。知名产品有CS4398、CS43198,国砖鼻祖之一的七彩虹C4就采用了CS4398,之后核心团队组成的乐彼依然青睐该公司的产品:双4398的L3PRO、双43198的L4都可谓良心产品,艾利和的入门级产品SR15同样内置两颗CS43198,不过艾利和用的是CSP版本(也可以叫手机版),优点是体积小、成本只有QFN的一半;而L4用的是QFN大焊盘版本,面积大了65%,散热性能更好,更有利于热噪声控制,声音比CSP版更稳。所以直到现在,市面整机信噪比最高的依然是乐彼L4(131dB)。可能乐彼自己都觉得没法打破这一记录了,于是索性换了条路,彻底放弃传统DAC,改走"复古路线"。这就是最后要讲的R2R DAC。


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上面介绍的几款著名的DAC芯片,无论是AKM、ESS还是Cirrus Logic,都采用的是Delta-Sigma架构,其原理就是采样+拟合(积分转换),还原的模拟信号均是正弦波。目前音频行业测试都基于正弦波,因此采用Delta-Sigma架构的DAC指标通常很好看,但并不代表完全拟合原始模拟信号——由于拟合过程中会出现不可避免的吉布斯效应,导致波形失真,同时超过20KHz的大量域外噪声依然存在,无法根除。


吉布斯效应带来的波形失真吉布斯效应带来的波形失真


R2R架构的DAC就不存在积分转换的失真问题。虽然这种架构年代更为久远,但对于声音而言却更为有利:它的原理相对简单粗暴,直接通过很多歌高速电子开关,把PCM编码的二进制数据(0或1)或者说数字信号驱动R2R网络中对应的分压电阻,从而改变电压分压值,得到与原编码对应的模拟信号。这种解码方式不存在吉布斯效应,但制作工艺要求高、良品率低,可以量产的R2R DAC芯片成本都很高,目前市面已经没有民用级芯片。


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目前还在用着老库存的民用r2r芯片的只有hifiman一家,也就是"最后的"PCM1704K。这款R2R DAC是由Burr-Brown公司在上世纪末推出的旗舰,停产已久,因为R2R本身自然顺滑的模拟味,市面新出的Delta-Sigma架构的机型很难有类似的听感,因此受到不少烧友的青睐,价格也逐年看涨,hifiman最新旗舰hm1000用了4颗1704K,卖到超过30000的天价。然而,这款民用级别的顶级R2R DAC实际采样精度只有19bit,素质层面已经落后于时代。


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为了解决R2R的素质问题,乐彼想了两个比较极限的招:首先是2018年的LP6系列,也就是"乐三万"和"乐四万",解决方式是直接用定制的工业级R2R芯片AD5790,这款芯片单颗售价82.35美金,定位非民用领域内位数最高的R2R DAC,主要用于测量仪器和航空航天等,内部有数千个电阻网络并联,匹配成采样精度20bit的DAC。"乐三万"LP6黄金版内置2颗5790,"乐四万"LP6Ti内置4颗。要实现更高的采样精度(动态范围),关键在于电阻的精度匹配,相对误差要尽可能低,这就需要非常高精度的加工工艺。


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于是乐彼第二个招就搬来了台式DAC用的"杀手锏"——全分立R2R,直接手工搭电阻阵列,再做筛选和匹配,搞出来了P6系列,也创造了世界第一台全分立随身DAP。虽然产品定位比LP6系列低,但售价依然高达2w。P6系列内置了202颗电阻,组成采样精度高达24bit的R2R DAC,解决了空有味道但动态乏力的问题。最近乐彼又顶着争议推出了精度更高、动态翻倍的新品P6PRO,定价未知。P6PRO相当于在P6基础上优中选优,实现更高标准的电阻筛选和配对,整机指标除了动态的大幅提升之外,信噪比也高了1.5dB,从PCB板那密密麻麻的电阻上,就能知道为啥没别家做全分立了——如此吃力不讨好的匹配过程,注定了无法大批量生产,但这种不依靠成品DAC、手工搭建的思路,反而规避了天灾之祸,也算是一种幸运吧。

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