低至70μW | 国芯发布超低功耗AI芯片,助力智能穿戴「芯」升级

发布时间:2020-07-22

【导读】


7月21日,杭州国芯举办以“智慧穿戴,从「芯」启航”为主题的线上发布会,隆重推出超低功耗AI芯片GX8002,可应用于TWS耳机等智能穿戴设备。

三年来,国芯在智能家居、智能车载等领域都取得了不错的成绩,在AI语音方向持续精进的国芯,这次带来了什么样的作品呢?



 

随着人工智能技术的发展,AI语音的渗透率越来越高,从智能音箱,到语音家电,再到智能车载,AI已经无处不在。

 

2016年,AirPods横空出世,TWS+AI也成为市场的大势所趋。耳机从「耳边的播放器」进化为「耳边的AI助理」,成为下一个重要的入口级产品。

 

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(AirPods 二代、小米 Air 2S、vivo TWS Neo 等支持语音唤醒的 TWS 产品)

 

然而,TWS耳机、智能手表、手环等可穿戴产品,受限于体积小,电池容量有限,续航时间常常难以满足用户需求。

 

而始终在线的语音唤醒,又会大大地增加功耗,当前的各种芯片都很难在功耗和性能间达到平衡。

 

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这次,国芯发布的AI芯片GX8002,便肩负着让可穿戴设备更加智能的使命,针对超低功耗场景下的AI唤醒实现了技术突破,做到真正无压力的「always on」语音唤醒。

 


揭开「庐山真面目」

 

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(GX8002系统结构框图)

 

GX8002采用了MCU+NPU的架构,集成国芯第二代自研神经网络处理器gxNPU V200和平头哥CK804处理器。


芯片支持多级唤醒,集成硬件VAD,可实现超低功耗待机和自动人声感应。通过NPU的强大能力,实现语音唤醒、指令识别、AI降噪、声纹识别等众多功能。

 


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这恐怕是目前业界功耗最低的AI芯片了


真的是超!低!功!耗!

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经过测试,GX8002整颗芯片在VAD待机时的功耗只有70μW,运行时的功耗为0.6mW。


同时,GX8002可以根据用户是否说话自动切换VAD待机和工作两种模式,因此通过VAD的有效过滤,芯片日常使用的平均功耗基本低于300μW。

 

GX8002的超低功耗背后,主要有两大技术突破——自研神经网络处理器gxNPU V200和自研硬件VAD。


此次发布的gxNPU V200为国芯第二代神经网络处理器,专门针对低功耗优化,计算能效是普通DSP芯片的10倍以上。支持DNN/CNN/RNN等各种模型,自动实现网络量化压缩,可以和Tensorflow等训练平台直接对接。

 

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(gxNPU结构框图)

 

同时,国芯设计了全新的VAD模块,通过增加更多特征的分析来判断人声,具备超强过滤能力,在办公室、地铁、马路、咖啡馆等各种场合的实际测试中,GX8002可以让VAD待机的比例平均高达70%以上。


也就是说70%以上时间处于70uW的VAD待机模式!

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(自研VAD测试数据)

 


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超高集成度,这次连晶振都包了

 

为了可穿戴方案中唤醒部分占用的体积尽可能小,国芯在芯片中将唤醒所需要的部件全部做了集成,包括音频ADC、Flash、电源LDO等,甚至还有晶振!


也就是说产品使用GX8002时,几乎不需要外部器件,仅需一颗芯片就能完成语音唤醒的全过程,占据PCB面积极小。

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同时在封装设计上,GX8002采用的是SIP立体封装技术,将Flash叠封在内。首推的封装为QFN20,3mmx3mm,非常便于生成和使用。

在Q3国芯还将推出更小的WLCSP封装,尺寸可达1.4mmx2.4mm,满足更加精密产品的需求。

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超高性价比,这次价格真的低!

 

为了能更好地为可穿戴赋能AI,国芯不仅完成超低功耗的突破,更是将成本降到极致。现场公布了0.65美元的起步价,让AI不再昂贵,做到真正的超高性价比。

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与此同时,国芯整合了丰富的资源,包括各种TWS和可穿戴产品需要的基础技术和算法方案,接入各大品牌手机助手和云端平台,打通了蓝牙主芯片的合作通道,输出完整可靠的「一站式服务」,降低了AI服务门槛,也大大的缩短客户的研发周期。

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同时外置唤醒的方案,可以在客户原有成熟产品的基础上,相当于加上了一个语音按键,客户原有的软件和设计都可复用,让AI的研发周期变得非常可控,有形成本和无形成本都大大降低。

 

 

智慧穿戴,从芯启航

 

可以说,GX8002「生而不凡」,集众多技术之大成,无论是语音唤醒、音频信号处理、NPU异构计算,还是VAD技术、无晶振设计,都是国芯在AI芯片与音视频领域多年经验的体现。


超低功耗,更非一日之功,是国芯的小伙伴夜以继日努力的成果。

 

超低功耗、超小体积、超高性价比,这些让AI技术进入智能穿戴变得不再遥远。过去不敢想,想到做不了的很多应用,将拥有新的可能。


TWS耳机将与你的AI语音助手融为一体,智能眼镜终于有了更好的操控界面,智能手表可以更快地调出你要的功能,更多的应用将有机会被挖掘出来。

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始终在线的语音助手,将推进可穿戴设备进入全新的智能时代。


有了GX8002的AI能力加持,这一畅想已然不远。长效待机的AI智能助理,只需佩戴轻便的移动设备,是不是想想就很酷呢?