電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道：端側(cè) AI 音頻處理器是專為智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）端側(cè)設(shè)備設(shè)計，集成了人工智能（AI）加速器的系統(tǒng)級音頻處理器。這類處理器旨在打造低功耗、高算力的芯片平臺，以滿足智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對人工智能應(yīng)用日益增長的需求。

集成音頻處理與 AI 計算能力

端側(cè) AI 音頻處理器的組成結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，常采用多核異構(gòu)架構(gòu)，將不同類型的處理器核心組合在一起，從而高效處理各種任務(wù)。這種架構(gòu)一般包括 CPU、NPU、uDSP 等。
CPU（中央處理器）：負(fù)責(zé)處理通用計算任務(wù)，如指令解析、任務(wù)調(diào)度等。在端側(cè) AI 音頻處理器中，CPU 可能采用 RISC-V 等高效能低功耗架構(gòu)，例如 AndesCore D25F 處理器，主頻可達(dá) 400MHz 以上。

·NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）：專門針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算進(jìn)行優(yōu)化，提供強(qiáng)大的 AI 計算能力。
·NPU 的算力可達(dá)數(shù)十到數(shù)百 GOPS（每秒十億次操作），能夠支撐復(fù)雜的語音識別、語音合成等 AI 應(yīng)用。
·uDSP（微數(shù)字信號處理器）：專注于數(shù)字信號處理，依據(jù)已知需求和算法積累，作為專項并行加速器。uDSP 能夠高效處理音頻信號，實現(xiàn)音頻降噪、回聲消除、聲音美化等功能。

端側(cè) AI 音頻處理器還包含音頻處理模塊，其中音頻 ADC 和 DAC 是重要組成部分。音頻 ADC（模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器）負(fù)責(zé)將模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行處理，而 DAC（數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器）則將處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換回模擬信號輸出。端側(cè) AI 音頻處理器的音頻 ADC 和 DAC 通常具備高性能和高動態(tài)范圍，例如動態(tài)范圍超過 105dB，THD+N（總諧波失真加噪聲）小于 - 95dB 等。此外，還有音頻放大器，用于放大音頻信號，驅(qū)動揚(yáng)聲器等設(shè)備發(fā)聲。在端側(cè) AI 音頻處理器中，可能集成 0V 直驅(qū)耳機(jī)放大器模塊，以提供高質(zhì)量音頻輸出。

端側(cè) AI 音頻處理器還集成了豐富的外設(shè)接口，以便與其他設(shè)備連接和通信，包括 USB 接口、SD 接口、SPI、UART、I2C、I2S 等。USB 接口，如 USB2.0 或更高版本，可用于與計算機(jī)、手機(jī)等設(shè)備連接；SD 接口用于讀取 SD 卡等存儲設(shè)備中的音頻文件；SPI、UART、I2C、I2S 等接口則用于與各種外設(shè)進(jìn)行串行通信和數(shù)據(jù)傳輸。

端側(cè) AI 音頻處理器還配套提供豐富的 AI 算法和軟件支持，方便用戶開發(fā)和部署智能音頻應(yīng)用，如 AI 降噪、AI 回聲消除、AI 嘯叫抑制、語音識別等，能顯著提升音頻處理效果和用戶體驗。

端側(cè) AI 音頻處理器應(yīng)用場景不斷拓展

端側(cè) AI 音頻處理器應(yīng)用場景廣泛，涵蓋智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）領(lǐng)域多個方面。在智能音箱中，端側(cè) AI 音頻處理器能夠支持語音喚醒、語音識別、語音合成等功能，實現(xiàn)用戶與音箱的自然語言交互。在智能家居系統(tǒng)中，它可用于聲音控制家電設(shè)備，如通過語音指令調(diào)節(jié)燈光、空調(diào)、電視等。它不僅能識別用戶語音指令，還能根據(jù)家庭環(huán)境和用戶習(xí)慣進(jìn)行智能決策，提供更個性化的智能家居體驗。

端側(cè) AI 音頻處理器也可應(yīng)用于智能辦公設(shè)備，如智能錄音筆、智能會議系統(tǒng)等。它能提供高質(zhì)量音頻錄制、實時語音轉(zhuǎn)寫、語音翻譯等功能，提升辦公效率和準(zhǔn)確性。在會議系統(tǒng)中，端側(cè) AI 音頻處理器可實現(xiàn)多人語音識別、語音增強(qiáng)、回聲消除等功能，確保會議過程中語音清晰，溝通順暢。同時，還能支持智能會議記錄、語音指令控制等功能，提升會議效率和管理水平。

端側(cè) AI 音頻處理器還可集成在智能手表和智能耳機(jī)中，實現(xiàn)語音控制、智能提醒、健康監(jiān)測等功能。通過低功耗設(shè)計和高效能計算，在保證設(shè)備續(xù)航的同時，提供高質(zhì)量音頻處理和智能交互體驗。在智能車載設(shè)備中，端側(cè) AI 音頻處理器也能支持語音導(dǎo)航、語音控制等功能，提升駕駛安全性和便利性。

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和智能終端設(shè)備的普及，端側(cè) AI 音頻處理器的市場需求持續(xù)增長。不少芯片廠商積極布局，推出一系列高性能、低功耗的端側(cè) AI 音頻處理器產(chǎn)品。
例如普林芯馳，此前推出全新一代 SPV60 系列端側(cè) AI 音頻處理器芯片，采用 CPU+NPU+uDSP 多核異構(gòu)架構(gòu)，集成了 Andes D25F 處理器、普林芯馳自研的 uDSP 以及 AI 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器內(nèi)核 NPU。該芯片在音頻處理領(lǐng)域表現(xiàn)出色，集成高性能的音頻 ADC/DAC 轉(zhuǎn)換器以及 0V 直驅(qū)耳機(jī)放大器模塊，性能達(dá)到準(zhǔn)專業(yè)級水平。SPV60 系列芯片可廣泛應(yīng)用于智能語音、智能耳機(jī)、專業(yè)音頻等領(lǐng)域，目前已進(jìn)入量產(chǎn)流程。

炬芯科技在端側(cè) AI 音頻處理器領(lǐng)域也有布局，其芯片產(chǎn)品整合了低功耗 AI 加速引擎，并采用 CPU、DSP 加 NPU 的三核異構(gòu)計算架構(gòu)，打造低功耗端側(cè) AI 算力。例如，炬芯 ATS3031 是一款高音質(zhì)、低延遲、低功耗無線音頻 SoC，支持 32K 雙麥 AI 降噪，廣泛應(yīng)用于藍(lán)牙收發(fā)一體器、無線麥克風(fēng)等產(chǎn)品。

除此之外，還有多家公司在端側(cè) AI 音頻處理器領(lǐng)域有所布局，如全志科技、樂鑫科技等。全志科技推出的 T 系列芯片中，部分型號集成了 AI 處理能力，能夠支持復(fù)雜的音頻處理任務(wù)。樂鑫科技的 ESP32-S 系列芯片在保持原有連接性能的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化了邊緣 AI 方向的應(yīng)用，例如 ESP32-S3 芯片增加了用于加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算和信號處理等工作的向量指令，實現(xiàn)了高性能的圖像識別、語音喚醒和識別等應(yīng)用。

寫在最后

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和智能終端設(shè)備的普及，端側(cè) AI 音頻處理器的市場需求持續(xù)增長，眾多芯片廠商積極布局。同時，隨著半導(dǎo)體工藝制程的不斷進(jìn)步和 AI 算法的持續(xù)優(yōu)化，端側(cè) AI 音頻處理器的性能將進(jìn)一步提升，應(yīng)用場景也將不斷拓展。