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观点评论|在可穿戴设备上跑 AI，国芯解决了让你头疼的功耗和成本问题

_原题为 在可穿戴设备上跑 AI ， 国芯解决了让你头疼的功耗和成本问题
时间倒退至 4 年前 ， 国内上演「百箱大战」的焦点刚刚开始从智能音箱产品本身 ， 转移到 AI 和支持 AI 运行的芯片平台 。
2017 年 11 月 ， 杭州国芯在深圳举办了一场物联网 AI 芯片的发布会 ， 推出了适合音箱、家电、玩具、车载等 AI 产品的 GX8010 物联网人工智能芯片 ， 支持本地离线神经网络计算 ， 具备低功耗、低成本的优势 ， 在国内较早地开启了「AI 赋能之路」 。
国芯已经有 20 年的历史 ， 是国内最早一批成立的芯片公司 ， 是全球机顶盒芯片的顶级供应商之一 ， 也是 AI 芯片的新兴企业 。
经过了 4 年的发展 ， 国芯的 AI 芯片已经植入到很多家居和家电产品 ， 并从家庭延伸到了车内场景 。
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△ 家庭场景、车载场景 ， GX8010 的落地案例
而今天 ， 2020 年 7 月 21 日 ， 国芯在杭州召开了发布会 ， 发布了首款超低功耗的应用在可穿戴领域的 AI 芯片 ， 在极小体积的芯片上 ， 实现了语音唤醒、指令识别、AI 降噪、模式识别等功能 ， 开启了全新的基于「人-车-家」全场景的落地之路 。
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△ 实现「人-车-家」AI 全场景覆盖 / 杭州国芯 CEO 黄智杰
国芯在过去 4 年 ， 见证了人工智能领域的飞速发展 ， 见证了人工智能的产品形态演变 。 人工智能并不需要机器人一般庞大的躯壳 ， 智能音箱就能解决很多问题 。
而 2018 年苹果 AirPods 二代的推出 ， 更是将耳机变成了随身的语音助手 ， 不需要多大的体积 ， 让 AI 可以跟着人走 。
国芯认为 ， 人工智能产品的形态未来还会演变 ， 而国芯的思考 ， 则是如何让产品端更便捷地接入到 AI 大脑 ， 即「唤醒」功能的实现 。
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△ AirPods 二代、小米 Air 2S、vivo TWS Neo 等支持语音唤醒的 TWS 产品
过去 ， 在智能音箱、家居、车载等领域 ， 唤醒的体验已经相当成熟 ， 但在可穿戴产品上却仍然面临着体积、功耗等挑战 。 而如今 ， 国芯通过 GX8002 来解决了这些问题 。
这是一颗集成度高的芯片 国芯 GX8002 是一颗超低功耗 AI 语音唤醒芯片 ， 具备功耗低、体积小、成本低的优势 。
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△ 智慧穿戴 ， 从芯启航 / 杭州国芯 AI 事业部总经理 凌云
从芯片的架构上来看 ， 它的规格并不复杂 ， 设计却很精巧 。 下图中的绿色部分的 VAD 模块 ， 为国芯自研的高性能语音活动检测器 ， 负责判断是否有人说话 。
当麦克风检测到有人说话时 ， 则启动 NPU 神经网络处理器 。 gxNPU V200 是国芯自研的第二代 NPU ， 支持 DNN/CNN/RNN 等 。
而 MCU 则采用的是平头哥 CK804 处理器 。 与 Arm M4 处理器相当 ， 平头哥 CK804 是一款轻量级的 32bit 低功耗 MCU ， 集成了 DSP 与浮点运算单元 。
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△ 国芯 GX8002 芯片架构
国芯 GX8002 可接入丰富的外设 ， 除了蓝牙主控芯片外 ， 还支持模拟麦克风、数字麦克风、以及当下流行的骨传导麦克风 。
值得一提的是 ， 国芯 GX8002 将过去外置的晶振也集成到了芯片里 ， 从而节省了 PCB 的面积 ， 进而节省了成本 。
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△ 国芯 GX8002 芯片实拍图
同时封装进芯片的还有 208KB SRAM 和 256KB/512KB Flash 。
这是一颗超低功耗的芯片 在可穿戴设备里做语音唤醒 ， 面临的主要挑战就是功耗 。
对比过去用于智能音箱的传统智能语音芯片 ， 其功耗为 1000mW；集成 DSP 的智能家居芯片 ， 其功耗为 100mW；而即便是最小单元的数字麦克风 ， 功耗也要 1mW 。
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△ 传统语音芯片功耗
国芯 GX8002 将语音唤醒的功耗带入了「微瓦」时代 。
在 VAD 待机情况下 ， 功耗可以低至 70uW；在 VAD 检测到人声 ， 进行唤醒识别的工作状态下 ， 功耗为 0.6mW ， 甚至低于一颗数字麦克风的功耗 。
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△ 国芯 GX8002 典型应用功耗
而在日常的使用中 ， 平均 70% 为 VAD 的工作模式下 ， 国芯 GX8002 的平均功耗小于 300uW 。 三种状态相对应的电流数据分别为：20uA、180uA、90uA 。


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