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2017-11-01

功耗问题让智能音箱离不开固定电源,而这家国产 AI 芯片商的方案值得看

相对于产品公司,芯片设计和系统方案厂商较少的出现在媒体的视线。相对于在 AI 领域创业的名声在外的 Rokid 公司,同在杭州的杭州国芯多年从事数字电视、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 Rokid AI 硬件产品的芯片方案提供商。

11 月 5 日,杭州国芯的携手合作伙伴思必驰Rokid、Cadence,在深圳举办了一场物联网 AI 芯片的发布会,正式推出适合音箱、家电、玩具、车载等 AI 产品的 GX8010 物联网人工智能芯片。

在 16 年数字电视、家庭多媒体的行业基础上,用一年半时间打造一款物联网人工智能芯片

成立于 2001 年的杭州国芯从一开始便投身数字电视、家庭多媒体领域,于 2016 年初正式成立 AI 事业部,着手人工智能芯片的研发,耗时一年半的时候最终完成这款芯片。

杭州国芯表示,研发这款芯片的主要原因是,一方面是 AI 这一发展趋势的推动,另一方面是拓展自身业务的需要。

芯片体积虽小,但集合了设备所需要最底层、最核心的技术。16 年音、视频行业芯片研发能力给杭州国芯奠定了这一重要基础,此次芯片打造对他们来说也是技术研发、整合能力上的延续。

同时,相比刚起步的初创企业,杭州国芯依靠多年的行业积累成为了全球机顶盒芯片供应商之一,已形成了自身特定主营业务收入,因此敢于投身研发周期普遍较长的芯片业务。

此外不得不说的是,智能音箱的火爆也对这款芯片研发起到一定启示作用:不同于普通的家电设备,智能音箱要保持待机状态以及时响应的用户的指令和需求,高功耗也正是目前智能音箱普遍要插电使用的原因。针对这方面,国芯也提出了相应的解决方案。

GX8010 物联网人工智能芯片:支持离线、低功耗、低成本

在这次发布的 GX8010 物联网人工智能芯片上,主要集成了由杭州国芯自主研发的神经网络处理器、指令集及编译器等核心技术。相比传统物联网芯片,GX8010 具备以下几点优势:

1 本地离线神经网络计算

GX8010 中内置了国芯自主研发的 gxNPU 神经网络处理器,支持 DNN、CNN、LSTM 等当前主流的各种模型,大大提高了神经网络运算的效率。

其中,国芯设计的神经网络压缩引擎 NCompressor,利用神经网络中的数据稀疏特性进而压缩计算权重,在几乎不影响精度的情况下,实现 6 ~10 倍的压缩效果。使得计算时需要的内存和带宽更少。

针对压缩国芯还提供了编译工具,可以一键实现模型的量化压缩,然后通过芯片中的硬件引擎解压,无需重训练和额外处理。另外,和编译压缩工具一起,国芯还发布了全套神经网络开发 SDK,只需简单散步,就能完成模型从服务器到芯片的部署。

2 高集成、低成本

GX8010 芯片集成了 Cadence Tensilica 最高阶的语音 DSP Hifi-4,该专为智能语音设计的 DSP 可高效地进行各种语音信号处理计算。同时在这颗 DSP 上,国芯正在与思必驰、Rokid 等语音算法公司合作,将他们的算法移植进来,合作推出低成本、低功耗的整体语音解决方案。

除了语音系统外,GX8010 还构建了视觉系统,支持 1080P 摄像头输入,图像预处理,MJPEG 编码等模块。

高集成度的 GX8010 使得产品所需的外围器件减少,从降低 BOM 成本,尤其是在智能音箱、语音交互模块等语音应用领域。

3 功耗低

物联网产品的一大难点应用在于体积较小、场景多样,这就对产品功耗有更高的要求。针对这一点,国芯提出了以下解决方案:

在动态功耗上,GX8010 芯片利用多核异构的优势,合理安排每个模块(即包括 CPU、DSP、NPU、MCU 等)的工作频率和启停时机,让芯片在高效运转的同时保持低功耗。据国芯表示,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。

待机方面,GX8010 采用了多级唤醒机制,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。这一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。据测试,GX8010 可以在 0.05W 的待机功耗下实现语音唤醒,远低于市面上的其他芯片。

重点应用领域:可离线使用的智能音箱、智能玩具、有智能化需要的设备

据国芯表示,国芯这款 GX8010 芯片重点应用领域包括以下几类:

  • 智能音箱(包括电池供电、可离线使用的)。低功耗芯片使得智能音箱能够摆脱暂时性的线缆束缚,并被应用到户外。

  • 有智能化升级需要的设备,包括电视、机顶盒、家电等。针对这类已拥有较成熟的软硬件体系的设备,国芯在 GX8010 的基础上推出了一个裁剪版的型号 GX8008,可以让传统的设备保留其原先硬件的基础上,通过一个简单的 USB 口实现语音能力的升级。

  • 兼具语音与视觉的智能玩具方案,如智能玩具和幼教市场。

作为芯片供应商,国芯将会与客户共同就产品以及方案进行打磨。预计该 GX8010 芯片将于年底陆续出货,第一款基于该芯片打造的产品也将于明年初面世。

目前更看重的是产品落地

从成立至今,国芯已经走了将近 17 个年头,公司拥有 200 多号员工,其中研发人员所占的比例为 80%。对国芯来说,这次涉足物联网人工智能芯片是他们向这个产业迈出的第一步。

接下来,国芯将会加大对该芯片语音、图像技术能力上的投入,并根据实际中发现的问题改进产品。

在市场方面,比起走量,国芯更注重芯片在产品上的真正落地:「比起移动互联网,物联网涉及更多的设备及应用场景,我们希望各家能够发挥各自的创意,从让这款芯片辐射到多样化的产品中去,以爆品带动这个产业,实现从万物互联到万物智能。」■

题图:杭州国芯 CEO 黄智杰

主笔:Jes @深圳湾

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