-Listen to ROHM- ROHM Musical Device MUS-IC

源自京都的高音质DAC芯片
ROHM“MUS-IC”究竟是什么产品?
姐妹机型的音质同样引人注目

发行: 2022.5.13 AV Watch (日本音频媒体)
https://av.watch.impress.co.jp/docs/topic/special/1405591.html

作者: 三浦 孝仁

前言

MUS-IC“BD34301EKV”的评估板
MUS-IC“BD34301EKV”的评估板

毫无疑问,数字音频播放中高音质的关键在于将数字信号转换为模拟信号的D/A转换器。很多半导体企业正全力投入现有技术大力开发DAC芯片,其中不仅有用于移动应用的小型低价DAC芯片,还有不惜成本追求最高性能的高端音响设备用DAC芯片。

当然,也有一些音响制造商不使用DAC芯片,而是开发将自有程序FPGA与固定电阻器等结合起来的分立DAC电路。

32位DAC旗舰产品 MUS-IC“BD34301EKV”
32位DAC旗舰产品 MUS-IC“BD34301EKV

在这里将为大家介绍由总部位于日本京都的全球知名半导体制造ROHM开发的、用于高端音响设备的DAC芯片。其中,实现了超高性能的32位DAC旗舰产品——MUS-IC“BD34301EKV”,已被LUXMAN的SACD/CD播放器“D-10X”采用,并已在市场上获得高度好评。

LUXMAN的SACD/CD播放器“D-10X”
LUXMAN的SACD/CD播放器“D-10X”

另外,各种性能接近“BD34301EKV”、且价格低廉的32位DAC“BD34352EKV”也已于今年年初开始量产。

BD34352EKV
BD34352EKV

ROHM介绍

全球知名半导体制造商ROHM,源于68年前的1954年,在日本京都创立的“东洋电具制作所”。最初开发并销售固定电阻器(碳膜固定电阻器=碳膜电阻),1958年成立“株式会社东洋电具制作所”。

1967年开始生产晶体管和二极管,1969年开始进军IC(Integrated Circuit Chip=集成电路)领域。两年后的1971年,成为第一家在美国硅谷开设IC开发基地的日本企业,ROHM在向成为一家充满挑战精神的日本半导体企业而不断迈进。作为公司的品牌标志,从初创期到1979年,使用的是“R.ohm”,从1979年到2008年间,使用的是蓝色的“ROHM”。

1981年,公司更名为“罗姆株式会社”。将表示电阻器的“R”与表示电阻值的“OHM”结合在一起的品牌标志“ROHM”已经享誉全球。在2009年,为了纪念公司成立50周年,在公司名称“ROHM”后加上了表示“半导体”之意的“SEMICONDUCTOR”,并将品牌标志的颜色改为象征着冒险精神的红色,该标志一直使用至今。

“ROHM”标志位于左上方
“ROHM”标志位于左上方

ROHM将这个高端音频产品品牌称为“MUS-IC”。MUS-IC的正式名称为“ROHM Musical Device MUS-IC”,是在ROHM的企业特色——“质量第一”、“为音乐文化的普及与发展做贡献”、“垂直统合型生产”基础上,融合“音质设计技术”开发而成的IC中,ROHM的音质负责人带着自信推出的ROHM高端音频IC专用的音频产品品牌。ROHM将其定位为“为音乐而生的ROHM音频IC的高端系列”。

MUS-IC于2018年推出,AV Watch上也详细介绍了在日本东京皇宫酒店举办的发布会。

迄今为止,ROHM推出的MUS-IC品牌产品包括电源IC“BD37201NUX”、声音处理器IC“BD34704KS2”、“BD34705KS2”、“BD34602FS-M”以及D/A转换器“BD34301EKV”。这款BD34301EKV正是被LUXMAN高端SACD/CD播放器D-10X采用的DAC芯片。此外,在D-10X中还采用单声道操作中每通道使用一个BD34301EKV立体声DAC的奢华处理。

LUXMAN的高端SACD/CD播放器D-10X
LUXMAN的高端SACD/CD播放器D-10X

顺便提一下,声音处理器IC是指采用了自有的微步进音量技术的、用来调节音量的音量调节IC。

ROHM挑战高端DAC芯片市场

那是2018年5月,正好是距今四年前。当时我正在德国慕尼黑出差,我得知在与全球知名的音响展“HIGH END Munich 2018”同期举办的名为“hifideluxe”的音响展上,日本的ROHM参展了。

“hifideluxe”是在德国慕尼黑的一家酒店举办的音响展,是有FM ACOUSTICS等顶级音响制造商参展的小型展会。我在其中一个会议室有幸了解了ROHM宣传的当时正在开发的高端DAC芯片。

而正好在那个时期,ESS Technology和旭化成微电子(AKM)在高端DAC市场上大展拳脚,Texas Instruments(Bar Brown)、Analog Device和Cirrus Logic等主要业内制造商都已将目光转向移动应用领域。在这种背景下,来自日本京都的ROHM向高端DAC芯片市场发起了挑战。

翌年,也就是2019年,ROHM再次参展德国慕尼黑的“hifideluxe”。那时ROHM展出了从2018版本的升级DAC芯片,也就是被LUXMAN的D-10X采用的“BD34301EKV”的最终原型。

受新冠疫情影响,2020年和2021年都没有举办音响展,但ROHM的开发团队并没有停止研发,他们坚持不懈并成功推出了这款DAC芯片。LUXMAN的D-10X于2020年秋季发布,是全球首款配备BD34301EKV的产品。2021年2月,DAC芯片单品开始正式销售。

2021年12月,ROHM又发布一款高端DAC“BD34352EKV”,它不仅各种性能可与BD34301EKV相匹敌,还是“适用于更广泛的音响设备的DAC芯片”。至此,面向高级音响设备的ROHM 32位DAC芯片,有两种型号可供选择了。

有意思的是,新产品BD34352EKV并不在“MUS-IC”阵容之列。“MUS-IC”称号仅授予ROHM的旗舰机型。

BD34301EKV和BD34352EKV的目标定位
BD34301EKV和BD34352EKV的目标定位

MUS-IC“BD34301EKV”是一款电流输出型双通道高性能DAC芯片,它拥有非常出色的规格,支持PCM高达32bit/768kHz采样和DSD高达22.4MHz采样的DSD512(22.4MHz),信噪比为130dB,THD+N为-115dB。

内置的预设数字滤波器可以从“快速滚降”和“慢速滚降”两种类型中选择。除此之外,用户还可以对滤波电路进行编程的区域,另外,也可以将滤波电路旁路。

经过ΔΣ调制器电路后的电流输出部分是将电源阻抗尽可能降低的电流分段电路。也可以说,这种可以减少每个通道电流分段的时钟延迟差的控制电路,也是产品的一大特点。

ROHM的音频DAC芯片是如何诞生的?

ROHM的这些DAC是如何诞生的呢?对此,我采访了负责音质开发的佐藤阳亮先生(标准LSI事业部 标准LSI产品设计2科 音频2G 技术负责人)、技术主查山本佳弘先生、以及参与D-10X开发的LUXMAN董事兼开发部部长长妻雅一先生和开发部科长田村通浩先生。采访地点定在LUXMAN的试听室。

我知道ROHM生产种类繁多的半导体产品,那么,音频DAC芯片是以往一直在开发的产品吗?

佐藤先生(以下省略敬称):很久以前就开始开发了,在还是16位DAC的时代推出的产品且主要是面向游戏机应用的。这次的MUS-IC BD34301EKV是针对音响应用领域新开发的产品,与当时的DAC芯片不同。

ROHM是始于日本京都的全球知名的半导体企业,那么,DAC芯片的生产基地是否也在总部所在的京都附近呢?

山本:不是的,DAC芯片的生产基地在静冈县滨松市的ROHM滨松株式会社(ROHM Hamamatsu Co., Ltd.)。

说到DAC芯片,ROHM不是像ESS Technology公司那样的无晶圆厂企业,而是和AKM一样是拥有自己的生产制造体系的“有晶圆厂企业”,对吧?MUS-IC是ROHM音频IC的顶级产品,充分发挥了制造工厂的优势(笔者注:ROHM滨松是一家生产IC=集成电路和LED的公司)。

在德国慕尼黑,我连续两年有机会听到原型DAC芯片的音质。虽然试听条件未必一样,但我清楚记得,在2019年听到的音质明显比2018年听到的音质进步很多。半导体企业选择海外音响展作为宣传正在开发的产品的场所,这种做法也很独特。

佐藤:在ROHM发布MUS-IC之前,我们的开发团队正在面向高端音响设计32bit精度的DAC芯片。在开发初期,我们也遇到了很多困难,但是当音质达到了“还不错!”的水平后,我们希望听听公司外部的人的意见,所以参加了慕尼黑的hifideluxe音响展。

负责开发的佐藤阳亮先生(标准LSI事业部 标准LSI产品设计2科 音频2G 技术负责人)
负责开发的佐藤阳亮先生(标准LSI事业部 标准LSI产品设计2科 音频2G 技术负责人)

在音响用途这一音质最受重视的IC设计中,音质是最重要的,佐藤先生的设计团队都遇到了哪些困难?我从一些资料中了解到,你们“在垂直统合型生产体制下,在从电路设计到成品的每一个过程中,共锁定了28个影响音质的参数,并对这些参数逐一进行调整,悉力打造目标音质。”

佐藤:是的,没错。举个例子,在封装工序,我们仔细研究了连接IC芯片和引线框架的键合线的结构和材料是如何影响音质的。在开发MUS-IC产品阵容中的声音处理器(音量调节IC)时,我们反复做出假设并反复进行了验证。

这些在开发过程中各种改善音质的努力和积累,对DAC芯片的开发也非常有帮助。DAC芯片是通过在横滨技术中心的专用视听室反复仔细试听而开发完成的产品。因其音质性能的出色表现,MUS-IC声音处理器被一家音响制造商的高端AV放大器采用了。

ROHM横滨技术中心的试听室。DAC芯片也是在这里反复仔细试听开发而成的
ROHM横滨技术中心的试听室。DAC芯片也是在这里反复仔细试听开发而成的

以前我也从同行业的其他公司那里听说过类似的事情,可以说,这是只有生产基地“有晶圆厂”的企业才有的优势。那么,比如DAC芯片,从制造到成品通常需要多长时间?

山本:不算基本的电路设计、布局和光掩模制造等准备工作,实际在现场的IC生产过程通常需要三个月左右。

技术主查山本佳弘先生
技术主查山本佳弘先生

原来需要这么长时间啊。也就是说,即使预测到音质改善方面会需要一定的时间,但从试制到最终完成,还是需要花费相当多的努力和时间的。

“数据量方面有显著优势”!被LUXMAN“D-10X”采用之前的故事

下面,我想采访一下LUXMAN的长妻先生和田村先生。能否请两位谈谈LUXMAN采用ROHM“BD34301EKV”的过程?

BD34301EKV评估板和 LUXMAN D-10X
BD34301EKV评估板和 LUXMAN D-10X

长妻:当D-10X还处于开发初期阶段时,实际上我们正使用其他制造商的电流输出型DAC芯片在进行电路设计。当时音质方面还没有达到让我们满意的程度,正好ROHM公司提到“我们正在开发高端DAC,您要不要试一下?”

田村:然后,当我听到安装在评估板上的BD34301EKV的音质时,第一感觉是“这个应该行!”

长妻:我的感觉是声音非常逼真。即便当时还处在尚未正式发布阶段,我也能切身感受到32bit的出色协调性,数据量方面也是占显著优势的。

BD34352EKV Evaluation Board

田村:借此机会,我们决定快速开始新的电路设计,因为这款DAC让我们增加了通过D-10X实现LUXMAN所追求音质的信心。另外,我认为ROHM横滨技术中心与LUXMAN在地理位置上比较近(我可以随时咨询他们)这一点也很有帮助。

LUXMAN董事兼开发部部长 长妻雅一先生
LUXMAN董事兼开发部部长 长妻雅一先生
LUXMAN开发部科长 田村通浩先生
LUXMAN开发部科长 田村通浩先生

当我第一次在这个LUXMAN试听室听到D-10X的音质时,还是在ROHM正式发布 DAC芯片之前。在那之前,原型DAC芯片在慕尼黑已经正式公开了,所以我认为它在音质方面已经到了最后阶段。

长妻:当初计划在2019年12月份发布D-10X,所以您应该是在2019年10月左右听到的。

CD播放和SACD播放(PCM和DSD)的输出电平略有不同。D-10X因其音质方面的表现而没有配置用来调整电平的校正电路吧。我认为这样更好,请问这是BD34301EVK的规格吗?

佐藤:关于PCM和DSD的音质量化差异,就涉及到DAC芯片的规格了。

过去某公司发布的高端SACD/CD播放器也是如此。由于也是DAC芯片规格,所以使用了-6dB左右的数字衰减器来调整CD播放的输出电平,但从音质比较结果来看,最好不要使用衰减器。所以,在市场销售阶段,据说没有使用衰减器。

我想问一下负责开发的佐藤先生,在慕尼黑亮相的2019版与2018版相比,音质进一步提升,是因为做了什么重大改变吗?

佐藤:当然,我认为一个是前面提到过的对影响音质的参数进行了调整,另外,改变负责进行过采样的数字滤波器的抽头数和衰减量,也非常有助于提高音质。此外,我们还尽可能地减小施加在IC封装内部芯片上的应力,并对内部采用了左右完全对称的芯片布局。

Listening equipment

能请您也介绍一下新产品“BD34352EKV”吗?

佐藤:好的。在完成了ROHM音频IC的高端机型MUS-IC BD34301EKV之后,我们决定继续开发一款稍低版本的DAC芯片。这也就是去年年底推出的BD34352EKV。虽说是稍低版本,但它可以说是音质和各种性能都非常接近MUS-IC的32位DAC芯片。

BD34352EKV评估板
BD34352EKV评估板

对两种产品进行比较的话,它们的封装尺寸和引脚数看起来完全一样啊。在性能差异方面,仅仅是S/N比为130dB→126dB、THD+N为-115dB→-112dB之差。.

MUS-IC BD34301EKV(照片)和BD34352EKV引脚完全兼容
MUS-IC BD34301EKV(照片)和BD34352EKV引脚完全兼容

佐藤:与MUS-IC BD34301EKV的不同之处在于末级电流输出的电流分段。我们对此进行了调整,以便能够更强有力地表现出音源所中的能量。从开发理念出发,使它的引脚与BD34301EKV实现完全兼容。

只有这些区别吗?在价格方面,与市面上的同等产品相比,BD34352EKV更便宜一些,可以说它的性价比非常高。在32位同等产品中,BD34352EKV的PCM高达768kHz、DSD高达DSD512(22.4MHz),对吧。

佐藤:是的。

那真的是非常出色。这么说的话,无论是旗舰机型BD34301EKV还是新品BD34352EKV,都是电流输出型产品对吧。也就是说,使用DAC芯片的一侧需要将电流转换为电压信号,为什么选择电流输出呢?

佐藤:之所以选择电流输出,是因为我们认为这样工程师在设计上会具有更大的灵活性,更有助于提高音响产品的音质。比如,我认为能够通过 I/V(电流/电压)转换电路来调节音质是一个非常重要的元素。就是在DAC芯片的设计中,也可以通过增加输出电流来提高S/N比。

评估板与D-10X成品的试听比较

在LUXMAN的试听室里,除了D-10X之外,还备有BD34301EKV和BD34352EKV的评估板。我从家里带来一些CD用于试听,我们先是比较了D-10X和MUS-IC BD34301EKV 评估板的音质。

前置放大器采用的是LUXMAN的“C-900u”,功放采用的是LUXMAN的新产品“M-10X立体声功放”。扬声器系统采用的是内置倒圆顶纯铍高音扬声器的法国劲浪(FOCAL)的高端机型“Scala Utopia Evo”。

用于试听的设备 用于试听的设备
用于试听的设备

最开始试听了老鹰乐队的《Hotel California》,这首歌的听点在于,以泛音成分丰富的吉他音色开始,然后是低音区富有节奏感的打击乐声,随后是观众的掌声和口哨声等细腻的声音。D-10X以清晰而鲜明的声音表达为基调,以毫无细微波动的稳定低音和舒展的声场空间呈现出层次分明、细节丰富的规模感。

而使用ROHM的评估板时,感觉声音表现偏中性,但分辨率却毫不逊色。D-10X采用了外置的数字滤波器电路,而且是左右一共使用两个,这样的配置尽显奢华,因此发出的声音当然是带来不同的氛围体验。此外,电源规模和内容也不同。

我常听的手岛葵的《Collection Blue》专辑中的“月亮的温暖”,使用D-10X播放时,可以清晰明了地感受到三角钢琴的优美琴音,而且可以很出色地体现出手岛葵澄净清澈的音色,而使用ROHM评估板时,其音色表现更富光泽感,也令人很满意。如果这个评估板有左右独立的DAC芯片,那么声音的风格可能会受到影响。

在收录了德意志留声机(DG公司)著名唱片的立体声CD中,歌剧中男女演员演唱时的富有张力的歌声和饱满的嗓音,还是需要由音响设备D-10X来表现才是王道。当然评估板表达出来的音质一点也不差,但比起能够创造出LUXMAN稳固音质的工程师们的功力,可能还略显逊色。

不过,如果个人可以从Digi-Key或Mouser平台购买这款评估板的话,我很希望入手。事实上,我无法具备像ROHM提供的高强度铝型材外壳和数字电路系统与模拟电路系统分离的两个稳压电源这样豪华的装备,所以在这里听到的声音很难在家里复现。

我也对MUS-IC BD34301EKV与新产品BD34352EKV进行了试听比较,但说实话,在音质方面我没找到明显的差异。两者都是在安装于评估板上的状态下试听的,感觉MUS-IC确实在动感和娴熟自如地处理声音方面都更胜一筹,而且音质也更加细腻精致。但是,在评估板上安装的外置DIR芯片(数字音频接口接收器)表现就有所不同了,两者的电流输出值略有不同,因此为了使输出值一致,分立I/V转换电路的常数可能会不一样。

反过来说,新产品BD34352EKV在音质上与MUS-IC BD34301EKV是相当接近的,可以很确切地说未来可期!我听到它的声音表现后的感觉是,它拥有进军包括海外品牌在内的高性能DAC市场的强大实力!

那么,让我们总结一下以结束这次采访。当阅读ROHM的资料,就可以发现ROHM是一家与音乐有着很深渊源的企业。例如,ROHM官网的MUS-IC页面上显示的是位于京都市左京区的“ROHM京都剧院”的照片。

ROHM官网MUS-IC页面上的“ROHM京都剧院”
ROHM官网MUS-IC页面上的“ROHM京都剧院”

创始人佐藤研一郎先生(1931-2020)非常热爱古典音乐,他在学生时代的梦想是成为一名钢琴家。因此,ROHM成立了旨在培养年轻音乐家、并支持音乐文化事业发展的公益财团法人“罗姆音乐基金会”。在提供奖学金资助方面,目前该基金已经支持了500多位青年音乐家,其中包括柏林爱乐乐团大首席——世界著名小提琴演奏家樫本大进先生。

据了解,在开发MUS-IC BD34301EKV时,非常重视表达出鉴赏古典音乐时的三个关键要素:“Sound = 空间音效”、“Quietness = 静谧性”和“Scale = 规模感”。在ROHM举办和赞助的音乐会上聆听真实的声音、并录制当天的音源和研究如何能更好地鉴赏这些音乐,我相信,正是这种对音乐的炽热激情促使了演绎音质卓越的高性能DAC芯片的诞生。