TWS+AI？国芯发布超低功耗语音芯片，可能是目前最理想方案

我爱音频网 2022-11-09

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，推出了超低功耗AI芯片GX8002，采用MCU+自研NPU架构，单芯片实现实时语音唤醒功能，VAD待机模式下功耗低至70uW，首批产品采用QFN20，3mmx3mm封装，可应用于TWS耳机等智能穿戴设备。下面一起来全面了解一下~

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横空出世打开了真无线耳机市场，AirPods 2代加入了实时语音唤醒功能，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。

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。

此次国芯发布的AI芯片GX8002，肩负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，能够做到无压力的「always on」语音唤醒。

1、国芯GX8002采用MCU+自研NPU架构

国芯GX8002芯片结构框图

国芯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。同时芯片支持多级唤醒，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。

2、VAD待机模式下功耗低至70uW

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

同时国芯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300uW。

国芯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。

国芯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，国芯GX8002可以让VAD待机的比例平均高达70%以上。

3、SIP立体封装技术，3mmx3mm超小封装

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！也就是说产品使用国芯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。

同时在封装设计上，国芯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1.4mm x 2.4mm，满足更加精密产品的需求。

4、0.65美元高性价比，还有一站式服务

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，做到了非常高的性价比。

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。

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。

国芯GX8002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。

我爱音频网总结

TWS+AI是目前TWS耳机市场的一大趋势，品牌方把支持语音唤醒功能的TWS耳机视作AIoT的新入口，蓝牙芯片原厂像高通、瑞昱等已经开始布局，想要把ANC/ENC/VAD等功能集成到单芯片方案里，但目前都还没能像苹果H1那样大规模商用。

此次国芯发布的AI芯片GX8002为TWS耳机等产品提供了新的外置语音唤醒的方案，即单芯片集成音频ADC、Flash、电源LDO、晶振等语音唤醒所需要的元器件，采用SIP立体封装技术，尺寸为3mmx3mm，大大节省占板面积。

同时，国芯GX8002支持本地唤醒、声纹校验、AI降噪等功能，在蓝牙芯片成熟产品的基础上相当于加上了一个语音按键，原有的软件和设计都可复用，像近期非常热门的AI骨传导通话降噪技术也可以应用。

此外，国芯还整合了各种TWS和可穿戴产品需要的基础技术和算法方案，接入国内各大品牌手机助手和云端平台，打通了杰理、恒玄、络达、瑞昱、中科蓝讯等主流蓝牙芯片的合作通道，大大节省了AI TWS耳机的研发周期。

低功耗、超小体积、较高的性价比，国芯GX8002可能是现阶段在可穿戴产品中实现实时语音唤醒最为快速和理想的解决方案，我爱音频网期待早日在拆解中看到有产品应用！

音频行业年度报告持续更新中，如果你想了解消费类音频行业最新动态，欢迎关注我爱音频网呀：D

以下热门话题可以点击蓝字了解，

也可以在我爱音频网微信后台回复如下关键词获取专题

「技术专题」

LE Audio、TWS、降噪、骨传导、HWA、智能音箱报告、耳机报告、助听器、蓝牙市场报告

「拆解汇总」

300篇拆解、TWS耳机拆解、充电盒拆解、智能音箱拆解、脖挂耳机拆解、头戴耳机

「优质资源」

TWS耳机顶配芯片、TWS耳机芯片、充电盒芯片（有线）、充电盒芯片（无线）、TWS耳机电池、充电盒电池

「芯片原厂」

高通、络达、瑞昱、钰泰、楼氏、中科蓝讯

杰理、LPS微源、思远半导体、昇生微