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掌握混合音頻訊號晶片整合高效能
Wolfson亞洲區業務部門副總裁盧能相

【作者: 鍾榮峰】   2008年05月02日 星期五

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本社社長黃俊義(以下簡稱黃):先請盧副總裁扼要介紹Wolfson的核心技術及公司背景?


Wolfson microelectronics亞洲區業務副總裁盧能相(以下簡稱盧):Wolfson microelectronics於1984年成立於英國愛丁堡,是專門針對數位消費性電子市場設計高效能混合音頻訊號晶片的無晶圓廠IC設計廠商。去年Wolfson全球總營收約為2.31億元美金,亞洲便佔整體營收的40%以上,目前總公司及全球各營運據點的員工總數為375位,其中設計和測試工程師佔總數的65%。


1984年~1995年期間,Wolfson主要是提供IC設計服務,1995年後則以自有品牌IC設計產品為主,自我定位成為無晶園IC設計公司。1997年時Wolfson針對台灣掃描器產業首次推出自有品牌IC設計產品,並在1998年推出首款針對VCD player市場的音頻訊號IC產品。2000年Wolfson為擴大全球營運規模,首個海外營運具扁便設在台灣及美國,2001年於日本成立分公司,爾後陸續在新加坡、南韓、上海、深圳、印度設立據點,2003年Wolfson正式在倫敦交易所上市。


因此可以這麼說,Wolfson剛開始設立的10年階段,是自我定位成為IC設計服務的重要角色,爾後10年則是以無晶圓IC設計者為主,目前Wolfson則不斷自許繼續成為全球供應高效能混合音頻訊號晶片的領航者。


《圖一 Wolfson亞洲區業務部門副總裁盧能相》
《圖一 Wolfson亞洲區業務部門副總裁盧能相》

黃:那麼Wolfson的經營理念及研發方向大要為何?


盧:Wolfson的經營理念,便是希望使用者能藉由Wolfson技術,順暢地聯繫電子數位世界和人類感官知覺,經歷享受全新高品質音訊的完美經驗。例如HiFi音質所強調的原音環繞音效臨場感,這時DAC晶片(Digital Analog Converter)處理音頻訊號的能力便非常重要。再者,使用者希望錄音時能降低甚至消除背景環境的雜訊干擾,這也是目前Wolfson研發ADC(Analog Digital Converter)以及MEMS麥克風技術的重點項目。此外,消費者使用可攜式產品接收音訊時,希望更進一步延長使用時間,這時提高電源功耗的管理效能便非常關鍵。最後,使用者希望運用抗噪音的高音質耳機,滿足高品質的應用需求,這也是Wolfson不斷關注的技術研發內容。


整體而言,Wolfson是以使用者的消費需求為基礎,進而規劃總結當前的研發方向,適切地提出符合音訊市場脈動的混合音頻訊號晶片設計產品。Wolfson並不僅自詡成為混合音頻訊號晶片市場具領先優勢的領航者,同時也期許自身能提供比Audio還要更多的的競爭優勢,在市場中出類拔萃。簡言之,DAC和ADC混合音頻訊號搭配低功耗設計,提出自身研發的AudioPlus技術,便是Wolfson在高傳真音訊效能領域的核心競爭力與推動力。


黃:您提到了Wolfson的AudioPlus技術,我們先從這個部分談起。AudioPlus技術的特色及內容大要為何?此技術如何滿足目前客戶對於高品質音頻訊號的需求?


盧:AudioPlus技術的四大主軸分別為Pure Sound、Smart Power、Enhanced Soundware、True Mics。今日的多媒體可攜式裝置和寬頻無線技術,都把音訊效能視為關鍵的市場差異化要素之一。音訊品質必須朝向趨近純淨且自然的聲音,讓消費者可親耳體驗數位商品的高音質。Pure Sound是Wolfson AudioPlus策略的一部分,以高效能音訊技術作為核心基礎,提供整合混合訊號技術與音訊信號處理所需的關鍵元件。


再者,可攜式裝置的設計人員正面臨許多壓力,要將更多功能整合到越來越小的裝置上,同時還須兼顧降低電池功耗。Wolfson的Smart Power能提供可攜式裝置低功耗和整合電源管理方案,讓使用者擁有更長的電池壽命。在過去3年內,藉由自身研發技術,Wolfson可把音訊編解碼(Audio Codec)的功耗降低80%,從18mW降到目前可提供少於5mW的低功耗效能。未來如何持續延長可攜式裝置播放音樂的使用時間,會是Wolfson積極研發的重點。


此外,Wolfson不斷開發強化音訊演算法技術,同時藉由ANC主動噪音消除技術(active noise cancellation;ANC),讓使用者享受置身於劇院身歷其境的高效能音質,也能讓可攜式產品具備立體環繞音效的聲質,並大幅提高聲音清晰度。最後,Wolfson矽晶麥克風技術具備高效能與小型化設計,讓使用者可隨時都能成功捕捉清晰音訊。Wolfson在去年初所收購的Oligan,便是以提供MEMS麥克風產品為主的廠商,因此Wolfson將具備更佳的效能表現。


總而言之,Wolfson 所提供的AudioPlus技術,提升混合音頻訊號技術,整合音訊處理所需的關鍵元件,可提供更長的電池續航力、能夠有效地減少環境噪音、為消費者創造高品質的聽覺體驗。藉由將類比與混合訊號整合至微型晶片上,將可進一步節省物料清單(BOM)成本和電路板空間需求,以提供最佳化且低成本的解決方案。


黃:之前您提到Wolfson的經營方向,那麼目前Wolfson台灣分公司的主要功能為何?在全球Wolfson營運架構下其所扮演的角色為何?


盧:Wolfson整體策略是以市場差異化導向作為營運主軸,縮短客戶產品的上市時程為主要目標。由於混合音頻訊號晶片可應用於多重終端產品當中,因此Wolfson針對不同應用需求,去區分12種FAM(Focus Application Market)領域,其中包括PMP/MP3、cell phone、Digital Camera、Scanner/MMP、PND、TV等等,目前Wolfson較多產品分佈於前五大領域。


一般而言,Wolfson愛丁堡總公司擔負設計研發技術的重責大任,英國總部以外的營運據點功能,則定位為Sales and Marketing導向,做為亞洲總部運籌中心的台灣分公司亦不例外。台灣主要業務也是以Sales and Marketing為核心,工程師團隊則是屬於FAE(Field Application Engineering)的應用性質,品管控制亦是針對客戶應用需求為服務導向。


因此每年Wolfson在台灣的發展重點也是跟隨市場脈動,例如2004年集中在Digital Camera和PDA部分;從2005年至2007年,Wolfson產品很大部份比例集中應用於PND終端產品領域,在機上盒(Set Top Box)和LCD TV領域也有明顯的成長。


在製程方面,Wolfson主要是與南韓及新加坡的晶圓代工廠合作,其中也有一個產品製程是和台積電合作,封裝及測試項目則交由台灣或馬來西亞各3~4家的廠商來負責。


下一階段耳機市場是Wolfson想要積極發展的應用目標,對於Wolfson來說,耳機市場是具有市場差異優勢的領域,Wolfson的ANC噪音消除技術,結合既有混合音頻訊號晶片設計的基礎,將可提供客戶高效能音質的耳機設計方案。


黃:您談到了ANC噪音消除技術,我們對這個部分非常好奇,能否請盧副總裁跟我們讀者多作介紹Wolfson的ANC噪音消除技術?其內容大要及技術優勢為何?


盧:Wolfson 於去年7月收購了3D音訊廠Sonaptic,並提供創新的主動噪音消除技術(active noise cancellation;ANC)。Wolfson創新的ANC技術能夠有效地減少噪音,使用者即使在吵雜的環境下,不需過度放大音量也能盡情享受音樂。相較於傳統採用分離式(discrete)元件兜湊在一起的噪音消除方案,Wolfson則利用反向波技術,能夠有效地在更廣的頻率範圍內降低背景噪音,大幅改善耳塞式耳機接收部分的音訊效能。


Wolfson的ANC技術採用獨特的feed forward技術,麥克風設計在耳塞外,將環境噪音轉化後再和原始音訊混合。此種專屬的feed forward技術,提供更好的整體效能,並且擁有比feedback方案更大頻率範圍的噪音消除技術。此外,Wolfson的feed forward ANC系統僅消除環境噪音,而不會像傳統feedback技術會將部分音樂內容消除。使用者無需過度放大音量也能在吵雜的環境下擁有高品質的聽覺享受。因此,研發人員不再需要大型隔音墊,充分彈性利用Wolfson的ANC技術,開發符合行動生活趨勢的小巧產品。


ANC技術是AudioPlus策略的一個關鍵部分。像是Audio-Technica的耳機是全球第一個採納Wolfson獨特ANC技術的最新耳塞式(in-ear)耳機產品,同時也是Wolfson收購Sonaptic之後,第一個應用此技術的消費電子產品,可顯著減少背景噪音,即使是在火車上使用可攜式媒體播放器或者在飛機上觀看電影,只要用適當的音量就可以聆聽清晰的音樂或觀賞電影。


黃:若從Wolfson的AudioPlus整體策略角度來看,盧副總裁認為未來這方面技術發展與市場需求的趨勢整合大要為何?


盧:音樂檔案的分享、遊戲下載及視訊串流等功能,整合在目前一般手機的架構中,在技術上正面臨重大挑戰,特別是在多種音訊的操控、噪音抑制及電源管理上。手機中若要整合各種通話性能和先進的音樂功能,需要創造出可包含混合許多數位格式和類比性能的各種音訊串流。要讓這些不同的訊號互不干擾地相互並存,同時整合在更微型化的晶片設計單元內,並不容易。特別是多媒體手機的設計,需要兼顧彈性的混合數位音訊取樣和處理能力,來實現高傳真音質的音訊錄製和播放性能。


因此手機設計工程師必須克服這種種的挑戰,包括如何在極小的物理空間一一滿足喇叭驅動、訊號處理、雜訊表現和電源管理的需求,並兼顧行動市場極度壓縮的設計週期的特性。為了能進一步提供下一代多媒體服務所需的高音質,手機的發展方向必須更強調音訊處理,提升真正的立體音訊codec的處理能力,並具備更強大的DSP,以提供更佳的音訊效果和更具彈性的喇叭輸出。


若從可攜式產品需要更高音質的Audi技術以外的既有需求來看,客戶希望加速高品質音訊產品的上市時程,價格更合理,產品並具備市場差異化的特色。Wolfson希望提高混合音頻訊號晶片元件的整合度,減輕客戶的設計流程以及BOM cost的負擔,繼續將關注重點放在推廣混合音訊產品消費電子市場差異化的設計內容上。


黃:面對音頻訊號晶片市場國際上與台灣製造廠商的激烈競爭,Wolfson如何站穩自己的腳步?如何繼續強化壯大自身的既有優勢?


盧:以往在國際音頻訊號晶片市場,Wolfson較受到包括TI、CSR、AKM等大廠的激烈競爭,近幾年台灣廠商例如瑞昱(RealTek)或是驊訊電子(C-Media)等等表現也令人印象深刻,此外將Audio整合至SoC的晶片廠商也不斷在市場急起直追,這些都是不斷敦促Wolfson在音頻訊號晶片技術上精益求精的動力,提出具有市場差異化、可縮短上市時程、並具有合理價格的產品內容,還是Wolfson能在激烈競爭中能否勝出的重要關鍵。


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