兆易创新竞逐IoT细分赛道，全新电源管理芯片瞄准亿级TWS市场

相较数字芯片不断追求新工艺、新制程以实现更高性能、抢占前沿市场的激进策略，模拟芯片往往使用成熟的制造工艺，且长期保持小幅度的市场增长，多少有点不温不火的态势。近些年随着IoT应用的异军突起，在表面平静的蓝海之下，模拟芯片的市场格局暗流涌动、悄然变化。以模拟芯片的重要分支——电源芯片为例，据统计，在排名前60的电源芯片厂商中，中国企业的数量超过30家。尽管中国电源芯片厂商的市占率还处于劣势，但整体的出货量每年都在攀升。不难发现，IoT应用的蛋糕在持续做大，最典型的增量正是每年出货量须以亿计的TWS耳机产品！

在TWS应用中，除了人机交互、音质、降噪等重要功能，还有一项不可忽视的挑战——续航。受限于TWS耳机的体积，耳机的内置电池容量注定会成为一块短板。那么，在无法提升耳机单次续航的前提下，业界给出的解决方案是提升耳机充电的效率，这也是TWS充电仓逐渐加入快速充电功能的原因，并有效推动了电源管理芯片的突破与创新！

1

TWS市场迈入持续增长期，

本土芯片厂商开拓PMIC新赛道

电源管理芯片（简称PMIC）是电子设备的电能供应心脏，在TWS应用中起到至关重要的作用。例如耳机仓PMIC，它主要起到两方面作用：一是负责充电仓内部的电池充电，二是负责充电仓内部电池升压输出、并且为耳机快速充电。此外，实时的安全防护功能也需要依赖PMIC实现，防止内置锂电池过充、过放、过流、短路等情况发生。

相关数据表明，2020年全球品牌TWS耳机出货量约为2.5亿副，预计到2024年，全球品牌TWS耳机出货量达5.51亿副，年复合增长率达到19.8%；而白牌TWS耳机出货量则“只多不少”。这就意味着PMIC的出货量也将与之匹配、达到每年数亿颗的量级，并在未来几年维持不饱和的市场需求。与此同时，中国芯片厂商正在积极涌入PMIC这一赛道，并有望后来者居上，在TWS市场上与国际大厂正面对决。

图1：2019-2024年全球品牌TWS耳机出货量预测

兆易创新全新的电源管理芯片——GD30WS8805系列在高效率和高集成方面实现了进一步的突破。该系列芯片拥有超低的静态电流，睡眠模式下，消耗电流小于5μA；支持最大1.2A的对电池充电电流，最大600mA的对耳机充电电流；使用开关式充电，BOOST转换效率达到95%，处于业界领先水平，热损耗也更低；再搭配业界主流的Arm® Cortex®-M23系列GD32E230系列入门级MCU，即可提供完整的TWS耳机充电仓电源管理方案。

观看GD30WS8805全面评测，

了解兆易创新PMIC产品优越性能！

2

PMIC也内卷？各家方案竞逐，

快充、低功耗、高集成一个不少

这颗全新的GD30WS8805电源管理芯片拥有低功耗、高效率的特性，有助于增加耳机电池的使用寿命。一般而言，TWS耳机电池的损耗主要发生在充电过程，此时内部电路通过升压变换器升高电压来达到充电的目的。因此，选择一款低功耗的升压变换器可以有效减少电池损耗，延长电池使用寿命；GD30WS8805拥有低静态功耗的优势，成为了具备市场竞争力的优先之选。当然，影响电池寿命的因素还有充电循环次数、使用环境、电芯材质等等，兆易创新也在积极携手合作伙伴，一起探索降低耳机电池损耗的技术方法。

图2：兆易创新GD30WS8805-EVAL全功能开发板实物图，U1即是PMIC

与此同时，随着TWS应用的发展迭代，不仅是人机交互、高清音质、主动降噪等功能愈发齐全，就连电源管理芯片的集成度也越来越高，逐渐出现充电管理二合一、三合一，甚至六合一的电源方案，更不说快充、无线充电等技术也不断纳入其中。

举个例子，兆易创新的电源管理芯片GD30WS8805就集成了充电、放电、通信、保护、耳机检测、LDO等六大功能。在充电管理方面，可以给充电盒电池、耳机电池以及MCU供电，实现充电管理三合一，还可以配合GD32 MCU，通过I2C总线自由配置充电过程中的恒流充电流、恒流充跳转电压等多种参数，实现对TWS电源管理系统的智能化控制。值得一提的是，GD30WS8805内置的LDO可以提供输出50mA、3.3V 的电源，为外部电路供电，无需额外器件，从而减少方案的整体开支，这在业界属于非常少见的做法，因此获得了TWS行业客户的广泛关注，一些行业头部客户已经开始导入并实现量产。

3

MCU+PMIC，

TWS蓝海掀开兆易创新“数字+模拟”策略新序幕

对比单独采购电源管理芯片，产业链下游的OEM、ODM厂商们往往倾向于一站式的电源管理方案，在降低研发成本的同时，也能加速产品的上市时间。对于这一类客户需求，兆易创新同步推出了“MCU+PMIC”的TWS电源管理平台框架，基于广泛应用的MCU产品线优势，结合客户实际需求，形成具有市场竞争力的全新一站式方案。

下图展示的GD32E230F-TWS板就是兆易创新主推的一款电源管理开发平台。该开发板采用Cortex®-M23内核的GD32E230F4V6芯片作为主控MCU，以I2C接口方式与PMIC GD30WS8805进行通信，实现对单节锂电池和耳机的充放电管理。这一类打包方案并非每家原厂都能提供，也比较考验原厂的研发能力。同时，主控MCU的选择也非常灵活，根据不同客户的需求，可以选择不同性能、价格、pin脚数量、尺寸大小的MCU，兆易创新本身就有非常丰富的MCU产品线供客户挑选。客户可以自由组合，实现各类高性能与低成本的TWS应用方案。

图3：兆易创新推出GD32E230F-TWS方案

在上述方案中，电源管理芯片GD30WS8805具备三种模式，分别是USB模式、BAT模式和Sleep模式。当USB插入、耳机插入、充电完成等状态发生时，内部寄存器相应位会改变，同时会发出一个中断脉冲，让MCU读取寄存器变化值，进行相应的充放电管理。USB模式下，方案可以同时给充电盒锂电池和耳机锂电池充电，耳机充电优先。两只耳机拥有独立的两路充电回路，可以单独为一只耳机进行充电。除此之外，GD30WS8805还拥有多种保护和检测功能，如电池过压、过流、过温保护，耳机过压、过流保护，USB插入拔出检测、耳机插入拔出检测等。

图4：电源管理芯片GD30WS8805工作模式示意图

目前，这颗电源管理芯片GD30WS8805已经成功打入市场，并已经批量出货；并且兆易创新的下一代PMIC产品也在TWS市场持续深耕，将针对充电电流实现进一步的突破，加速耳机仓快充功能的普及；并对封装尺寸进一步减小，适用于便携式的开发需求。毫无疑问，兆易创新正在扩充IoT领域的应用版图，在MCU、存储、传感的多元化布局上，进一步探索电源和信号链等模拟芯片的创新，从而形成广泛产品组合的优异竞争力！