杭州国芯布局AI,率先发布搭载NPU的低功耗语音交互芯片

2017年11月18日

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2017年10月31日,在深圳发布搭载NPU的物联网——,该芯片融合了NPU、DSP等多项技术,支持8路麦克风通道,具有低功耗的特点,成为下一代语音语音交互芯片架构的引领者。

杭州国芯布局AI,率先发布搭载NPU的低功耗语音交互芯片

继移动互联网之后,的时代成为又一个划时代的发展阶段,呼之欲来。随着深度学习在语音识别、图像识别、搜索等领域的不断突破,人工智能产业整体实现跨越式发展。智能家居、智能汽车、智能玩具等领域的AI产品层出不穷,呈现快速落地爆发,然而,传统CPU、GPU的缺陷更加催生了对AI芯片的高速增长需求。

不仅如此,人工智能是引领未来的战略性产业,影响着我国未来科技领域的整体发展,而AI芯片作为人工智能领域发展的关键环节,将是我国人工智能产业重点关注的发展的战略节点。

正是基于这样的大背景下,发布会上杭州国芯总经理兼CEO博士率先登台,介绍了杭州国芯围绕“AI芯,中国芯”而进行的人工智能战略部署。

杭州国芯布局AI,率先发布搭载NPU的低功耗语音交互芯片

成立于2001年的杭州国芯,一直以来专注于数字电视、家庭多媒体及人工智能领域的芯片设计和系统方案开发,是全球领先的机顶盒芯片供应商之一。随着人工智能时代的不断深入演进,杭州国芯深耕人工智能领域,结合自身优势,推出面向物联网的人工智能芯片,以及自主研发的神经网络处理器、指令集及编译器等核心技术。

本次发布会杭州国芯瞄准当前智能设备的痛点——功耗大、计算慢等问题,发布了搭载NPU的物联网人工智能芯片——GX8010。

GX8010全特点

1、增强终端计算能力

AI产业已经进入AI产品的爆发增长期,而核心芯片将成为制约未来人工智能产业发展的关键。从目前人工智能“云+端+芯”的发展模式来看,云端未来将从以GPU占据主导的市场发展成以CPU、GPU、TPU、FPGA的多芯片协同计算场景。

而出于对实时性的要求,以及安全性的考虑,云端的部分AI能力将继续向终端下沉。终端的AI计算能力需要专业的AI芯片提供低延时、低功耗、高运算能力方面的支撑。国芯此次发布会上推出的GX8010芯片中内置的gxNPU,可解决传统芯片在神经网络运算时效率低下的难题。

传统芯片中普遍采用CPU处理器,但随着神经网络逐渐变大,高运算量和高吞吐率使得CPU负重。从CPU到DSP、GPU再到NPU处理器的性能不断地提升。NPU专门为神经网络计算而设计,所采用的“数据驱动并行计算”模式非常符合深度学习的运算特点。

杭州国芯布局AI,率先发布搭载NPU的低功耗语音交互芯片

考虑到物联网应用中的成本和功耗因素,这一代的gxNPU中并没有堆砌非常多的MAC阵列,而是选择了64x64的配置。但在典型应用的性能评测中,gxNPU@200MHz仍然比树莓派中的多核CPU@1GHz,快了近30倍,能效提升100倍以上。

杭州国芯布局AI,率先发布搭载NPU的低功耗语音交互芯片

2. 支持麦克风阵列增强交互能力 

AI交互是一个复杂的过程,仅以语音交互为例,就需要打通从声学感知、信号处理、检测识别、深度学习、输出反馈等诸多环节。传统芯片无法开放更多接口,而通过器件扩展导致前端计算量突增。

杭州国芯布局AI,率先发布搭载NPU的低功耗语音交互芯片

为了解决交互成本高,系统复杂的方面,国芯GX8010芯片集成了Cadence Tensilica最高阶的语音DSP Hifi-4。同时GX8010芯片中支持8通道麦克风接口,不仅支持PDM和I2S数字接口,还内置了8路ADC直接支持模拟麦克风。

杭州国芯布局AI,率先发布搭载NPU的低功耗语音交互芯片

GX8010还在片内通过SIP的方式直接集成了一颗DRAM,大幅降低整体产品的BOM成本。尤其在智能音箱、语音交互模块等语音应用领域,具有强竞争力。

3. 低功耗瞄准当前智能设备的痛点

一直以来,智能产品还摆脱不了功耗方面的困扰。以市面上的智能音箱为例,大多数AI音箱还离不开电源,应用场景束缚在家中。对于功耗问题,利用多核异构的优势合理安排每个模块的工作频率和启停时机,据第三方相关测试表明在离线语音交互的场景下全速运行,GX8010的功耗可以做到0.7W以内(包括DRAM)。

不仅如此,GX8010提出了多级唤醒机制,可以根据是否有声音、是否有人声,是否是关键词这多个等级来做硬件划分,逐级唤醒系统,有效的解决了功耗的问题。

在待机时,GX8010应用最新的VAD(Voice Activity Detection)技术,检测麦克风有没有语音输入,一旦接收到语音指令,DSP程序启动降噪,接着NPU启动激活词识别,如检测到关键词才激活整个应用系统。

杭州国芯布局AI,率先发布搭载NPU的低功耗语音交互芯片

这种逐级唤醒的机制,既保证了语音助手能实时响应指令,又能大幅延长设备的续航时间。据测试,GX8010可以在0.05W的待机功耗下实现语音唤醒。

国芯布局的典型应用场景

GX8010这款芯片将重点应用于智能音箱、带有语音接口的智能终端产品、以及智能玩具等市场。

?    可以电池供电、可离线的智能音箱方案 

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?    电视、机顶盒、家电等带有语音接口的智能终端产品

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?    兼具语音与视觉的智能玩具方案

杭州国芯布局AI,率先发布搭载NPU的低功耗语音交互芯片

不担心竞争,加快落地是重点

GX8010这款芯片预计在明年年初正式量产出货。此次GX8010的推出是杭州国芯深入人工智能领域、通过物联网人工智能芯片盘活人工智能终端市场的第一步。

面对如何与MTK、Amlogic、Rockchip等其他芯片厂商的竞争问题,国芯目前还不担心。国芯认为目前更应该关心的是如何推进GX8010芯片在更多的终端设备,更多的应用场景实际落地。

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