低至70μW | 國(guó)芯發(fā)布超低功耗AI芯片，助力智能穿戴「芯」升級(jí)

7月21日，杭州國(guó)芯舉辦以“智慧穿戴，從「芯」啟航”為主題的線上發(fā)布會(huì)，隆重推出超低功耗AI芯片GX8002，可應(yīng)用于TWS耳機(jī)等智能穿戴設(shè)備。

三年來，國(guó)芯在智能家居、智能車載等領(lǐng)域都取得了不錯(cuò)的成績(jī)，在AI語音方向持續(xù)精進(jìn)的國(guó)芯，這次帶來了什么樣的作品呢？

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，AI語音的滲透率越來越高，從智能音箱，到語音家電，再到智能車載，AI已經(jīng)無處不在。2016年，AirPods橫空出世，TWS+AI也成為市場(chǎng)的大勢(shì)所趨。耳機(jī)從「耳邊的播放器」進(jìn)化為「耳邊的AI助理」，成為下一個(gè)重要的入口級(jí)產(chǎn)品。

（AirPods 二代、小米 Air 2S、vivo TWS Neo 等支持語音喚醒的 TWS 產(chǎn)品）然而，TWS耳機(jī)、智能手表、手環(huán)等可穿戴產(chǎn)品，受限于體積小，電池容量有限，續(xù)航時(shí)間常常難以滿足用戶需求。而始終在線的語音喚醒，又會(huì)大大地增加功耗，當(dāng)前的各種芯片都很難在功耗和性能間達(dá)到平衡。

這次，國(guó)芯發(fā)布的AI芯片GX8002，便肩負(fù)著讓可穿戴設(shè)備更加智能的使命，針對(duì)超低功耗場(chǎng)景下的AI喚醒實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，做到真正無壓力的「always on」語音喚醒。

揭開「廬山真面目」

（GX8002系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖）

GX8002采用了MCU+NPU的架構(gòu)，集成國(guó)芯第二代自研神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器gxNPU V200和平頭哥CK804處理器。芯片支持多級(jí)喚醒，集成硬件VAD，可實(shí)現(xiàn)超低功耗待機(jī)和自動(dòng)人聲感應(yīng)。通過NPU的強(qiáng)大能力，實(shí)現(xiàn)語音喚醒、指令識(shí)別、AI降噪、聲紋識(shí)別等眾多功能。

01、這恐怕是目前業(yè)界功耗最低的AI芯片了

真的是超！低！功！耗！

經(jīng)過測(cè)試，GX8002整顆芯片在VAD待機(jī)時(shí)的功耗只有70μW，運(yùn)行時(shí)的功耗為0.6mW。同時(shí)，GX8002可以根據(jù)用戶是否說話自動(dòng)切換VAD待機(jī)和工作兩種模式，因此通過VAD的有效過濾，芯片日常使用的平均功耗基本低于300μW。GX8002的超低功耗背后，主要有兩大技術(shù)突破——自研神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器gxNPU V200和自研硬件VAD。此次發(fā)布的gxNPU V200為國(guó)芯第二代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，專門針對(duì)低功耗優(yōu)化，計(jì)算能效是普通DSP芯片的10倍以上。支持DNN/CNN/RNN等各種模型，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)量化壓縮，可以和Tensorflow等訓(xùn)練平臺(tái)直接對(duì)接。

（gxNPU結(jié)構(gòu)框圖）同時(shí)，國(guó)芯設(shè)計(jì)了全新的VAD模塊，通過增加更多特征的分析來判斷人聲，具備超強(qiáng)過濾能力，在辦公室、地鐵、馬路、咖啡館等各種場(chǎng)合的實(shí)際測(cè)試中，GX8002可以讓VAD待機(jī)的比例平均高達(dá)70%以上。也就是說70%以上時(shí)間處于70uW的VAD待機(jī)模式！

（自研VAD測(cè)試數(shù)據(jù)）

02、超高集成度，這次連晶振都包了

為了可穿戴方案中喚醒部分占用的體積盡可能小，國(guó)芯在芯片中將喚醒所需要的部件全部做了集成，包括音頻ADC、Flash、電源LDO等，甚至還有晶振！也就是說產(chǎn)品使用GX8002時(shí)，幾乎不需要外部器件，僅需一顆芯片就能完成語音喚醒的全過程，占據(jù)PCB面積極小。

同時(shí)在封裝設(shè)計(jì)上，GX8002采用的是SIP立體封裝技術(shù)，將Flash疊封在內(nèi)。首推的封裝為QFN20，3mmx3mm，非常便于生成和使用。在Q3國(guó)芯還將推出更小的WLCSP封裝，尺寸可達(dá)1.4mmx2.4mm，滿足更加精密產(chǎn)品的需求。

03、超高性價(jià)比，這次價(jià)格真的低！

為了能更好地為可穿戴賦能AI，國(guó)芯不僅完成超低功耗的突破，更是將成本降到極致。現(xiàn)場(chǎng)公布了0.65美元的起步價(jià)，讓AI不再昂貴，做到真正的超高性價(jià)比。

與此同時(shí)，國(guó)芯整合了豐富的資源，包括各種TWS和可穿戴產(chǎn)品需要的基礎(chǔ)技術(shù)和算法方案，接入各大品牌手機(jī)助手和云端平臺(tái)，打通了藍(lán)牙主芯片的合作通道，輸出完整可靠的「一站式服務(wù)」，降低了AI服務(wù)門檻，也大大的縮短客戶的研發(fā)周期。

同時(shí)外置喚醒的方案，可以在客戶原有成熟產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，相當(dāng)于加上了一個(gè)語音按鍵，客戶原有的軟件和設(shè)計(jì)都可復(fù)用，讓AI的研發(fā)周期變得非?？煽?，有形成本和無形成本都大大降低。

智慧穿戴，從芯啟航

可以說，GX8002「生而不凡」，集眾多技術(shù)之大成，無論是語音喚醒、音頻信號(hào)處理、NPU異構(gòu)計(jì)算，還是VAD技術(shù)、無晶振設(shè)計(jì)，都是國(guó)芯在AI芯片與音視頻領(lǐng)域多年經(jīng)驗(yàn)的體現(xiàn)。超低功耗，更非一日之功，是國(guó)芯的小伙伴夜以繼日努力的成果。

超低功耗、超小體積、超高性價(jià)比，這些讓AI技術(shù)進(jìn)入智能穿戴變得不再遙遠(yuǎn)。過去不敢想，想到做不了的很多應(yīng)用，將擁有新的可能。

TWS耳機(jī)將與你的AI語音助手融為一體，智能眼鏡終于有了更好的操控界面，智能手表可以更快地調(diào)出你要的功能，更多的應(yīng)用將有機(jī)會(huì)被挖掘出來。

始終在線的語音助手，將推進(jìn)可穿戴設(shè)備進(jìn)入全新的智能時(shí)代。有了GX8002的AI能力加持，這一暢想已然不遠(yuǎn)。長(zhǎng)效待機(jī)的AI智能助理，只需佩戴輕便的移動(dòng)設(shè)備，是不是想想就很酷呢？