4月22日，HiFiMan在江蘇崑山召開新品發布會，推出了多款產品：包括售價80000元人民幣的EF1000旗艦級DAC、售價3199起步的HM901R、售價4000元的HM800便攜解碼耳放一體機以及售價10860元的RE2000Pro旗艦拓撲振膜耳塞……然而這些新品受到的關注遠遠不如發布會扔出的一枚「重磅炸彈」——自研R2R DAC「喜馬拉雅」。


這款代號「HYMALAYA」的DAC晶片為啥引起業內轟動呢？因為這是中國人所發布的第一款成品DAC晶片。從去年下半年至今，全球的半導體市場都遭遇到了嚴重的「缺芯危機」：從手機到電腦、從蘋果到特斯拉，從小尾巴到播放器，所有廠商飽受晶片缺貨之苦。典型事件是日本旭化成（AKM）在去年10月遭受的火災，讓包括AK4497EQ在內的多款晶片直接停產絕版，價格竄上了天，逼著「大客戶」飛傲把後續新品換成了ESS的解碼晶片。而收購了歐勝微電子的凌雲邏輯（Cirrus Logic）也曝出了晶片產能問題，供貨周期據說長達1年，這讓內置兩顆CS43198 DAC的樂彼W2剛上市即「難產」，只能以高出5倍的成本小批量訂。


1個月前，瑞薩電子位於茨城縣NAKA工廠的一間晶片車間又發生火災，損壞11台設備，停產1個月，直接經濟損失超過10億元人民幣，對於全球半導體產業供應鏈而言，這無異於雪上加霜，下半年晶片供應緊張的大趨勢難以扭轉。


對於hifi行業而言，DAC晶片無疑是最重要的元器件，任何播放器都離不開它，因為DAC（D/A轉換器）起到了把數位訊號轉換成模擬信號的作用。在數字音頻時代，很少有人還在玩黑膠和磁帶，絕大多數人選擇的是硬碟里存著的無損音樂或QQ音樂/網易雲上面的流媒體音頻，這些音頻數據流本質上都是數位訊號，需要經過DAC的處理才能得到模擬信號，再經過放大器才能被人耳所感知。


上面提到的AKM、ESS、Cirrus Logic等公司，都是日本、美國知名的半導體方案供應商。幾乎所有的Hifi播放器、解碼耳放都繞不過這幾家公司，比如艾利和高端系列、飛傲、山靈、樂圖、凱音就常用AKM，索尼、艾巴索、Oriolus的播放器用ESS，艾利和和樂彼的中低端系列用Cirrus Logic較多。這些廠商的DAC方案，都是基於Delta-Sigma架構，這種架構的DAC解析度高、噪聲很低（把大量噪聲推到了人耳聽不到的域外），像AKM的旗艦DAC AK4499EQ THD+N為-124dB、單聲道信噪比高達140dB、最高支持32bit/768KHz PCM採樣，而之前市面指標最高的R-2R架構的DAC——Burr-Brown公司的PCM1704U-K，信噪比僅有-120dB、動態範圍112dB實際精度只有19bit，可以說，頂級Delta-Sigma架構的晶片在失真指標上表現非常出色，「古老技術」的R-2R顯得完全跟不上時代。


但為何很多頂級解碼都採用R-2R架構呢？其價值在於，主流的Delta-Sigma是用積分去模仿模擬波形，而R-2R不存在積分轉換，直接把PCM數字音頻流的原始編碼的數據狀態（0或1）通過高速電子開關，驅動R-2R網絡中的分壓電阻，改變分壓值得到對應模擬信號，這樣得到的波形其實是「更保真」、「更模擬」的。Hifiman的CEO也用人工精加工肉和整支烹飪來形象地對比兩種架構的區別——相比Delta-Sigma，R2R更能保留肉味的原始香味，不會破壞它，而造成太多人為加工的痕跡。


之前hifiman的R2R2000、HM801包括HM1000都用了PCM1704作解碼，聽感也是公認的具備「厚潤」的「類模擬味」，但由於晶片先天素質所限，其失真普遍較大，接反映到聽感上就是底噪比較明顯，聲音不乾淨。雖然燒雞比雞肉腸更香，但不同燒雞的口味也可能差很多，得看「廚師」的水平。如果R2R設計不好，那麼音質就會相當糟糕——整機失真極大，對於聽感會有明顯劣化，因此R2R DAC的音質下限也更誇張。如何確保較高下限並提高上限呢？做好精度匹配是關鍵。之前市面第一台採用全分立R2R設計的便攜播放器是樂彼P6，它的解碼就直接用202顆電阻構成，整機的動態提升到24bit（相當於8片PCM1704K並聯）、信噪比提高到123dB以上。


相比成品R2R DAC，做分立R2R架構的品牌大多是hi-end級（如Rockna）或資深DIY品牌（如何慶華），且以往只出現在台式解碼器中，因為這不僅需要精通模擬電路，還要精通FPGA與軟體編寫，同時，如果要將其便攜化、小型化，並做到和台機相當的性能，除了突破R2R本身技術門檻之外，還要考慮如何最大程度的利用有限空間，把濾波、放大以及其他數字部分都塞進小機身，難度進一步增大。


樂彼花了6年時間，基於對工業級R2R DAC（AD5790）機型LP6系列的鑽研調試、以及對FPGA晶片的持續開發優化，終於推出了全分立式R2R播放器，這裡需要提一嘴的是FPGA這個對大多數燒友來說比較陌生的東西，它就是一塊現場可編輯邏輯門陣列晶片，應用能力能體現一個廠商設計水平的高低，像樂彼P6系列，就通過開發一塊國產的FPGA，實現了分立R2R DAC的線性補償、邏輯底層處理、掛接高精度低相噪外置時鐘作主時鐘提供給分立R2R（即「FPGA Master」）等功能。


而HiFiMan也是「五年磨一劍」，同樣是基於FPGA編寫優化，改善R2R電阻網絡的失真，讓喜馬拉雅的整機指標能達到與民用級頂級晶片PCM1704K相當的水準（信噪比都是-120dB）。有燒友質疑，是不是hifiman的pcm1704k庫存賣完了所以就用這個替代了啊？但相比其他廠商直接用別家DS晶片「被動應付」，潛心開發多年「自力更生」始終還是更值得讚許，往小了講，哪怕是賣晶片，hifiman也能收穫更大利潤，往大了講，我們自己能獨立做出高品質的DAC，對於整個hifi行業都是一件幸事——起碼再也不會受制於人了。


這塊喜馬拉雅晶片，其實本質上就是FPGA+0202電阻構成的「分立R2R模塊」。而樂彼P系列用的是FPGA+0603電阻，樂彼的思路是擔心電阻太小、熱容不夠，會產生很大的熱噪聲，但考慮到機身體積，最終選擇了0603。而hifiman為了做出中國首個「量產R2R DAC晶片」，在電阻選擇方面做了更大程度的「妥協」，因此第一版喜馬拉雅在總諧波失真（THD）上還有提升空間（0.0025%與PCM1704持平，和THD 0.0008%的PCM1704K仍有差距）、用了第一版喜馬拉雅的機型HM901R的售價，也比2萬左右的P6/P6PRO親民的多。


封裝成晶片後，喜馬拉雅模塊上的「大片電阻」也被隱藏了，但原理、特點和樂彼都是相同的，比如Hifiman在發布會時強調的功耗。喜馬拉雅的功耗極低，僅有20mW，比起PCM1704K的450mW要低了數十倍，這樣的低功耗低失真晶片非常適合便攜播放器使用。


儘管喜馬拉雅並不完美，但能夠踏出第一步永遠是最重要的。除了傳統hifi播放器之外，hifiman也提到喜馬拉雅的設計目標還將包括智慧型手機、TWS真無線藍牙耳機、助聽器等消費類電子產品，他們希望能徹底解決這些並不hifi的產品音質差的問題。同時，在高端產品層面，hifiman也在研發更高性能的HYMALAYA PRO DAC模組，試圖從入門到頂級實現晶片全覆蓋。喜馬拉雅的未來到底如何，讓我們拭目以待。