拿下國際三大品牌后，炬芯發(fā)力存算一體AI芯片！

今年11月初，炬芯科技正式發(fā)布了第一代基于模數(shù)混合電路實(shí)現(xiàn)的SRAM based CIM（Mixed-mode SRAM based CIM，簡稱MMSCIM）端側(cè)AI音頻芯片，引發(fā)了市場的關(guān)注。

近日，炬芯科技在珠?？偛空匍_媒體溝通會(huì)，炬芯科技董事長兼CEO周正宇介紹了公司發(fā)展現(xiàn)狀及產(chǎn)品布局的同時(shí)，也詳細(xì)解析了最新的MMSCIM端側(cè)AI音頻芯片。

到國際市場上去替代：拿下三大頂級(jí)音響品牌

炬芯源于2001年成立的炬力集成電路設(shè)計(jì)有限公司（以下簡稱“炬力”），期間經(jīng)歷了炬力登陸納斯達(dá)克，隨后又從納斯達(dá)克私有化退市，再到成立炬芯，2021年成功登陸科創(chuàng)板，發(fā)展至今已有了20多年的時(shí)間。

炬芯成立以來一直聚焦于低功耗無線音頻芯片領(lǐng)域（相關(guān)產(chǎn)品在其營收當(dāng)中占比約70%，此外也有便攜式音視頻SoC芯片和端側(cè)AI處理器），憑借超過350人的團(tuán)隊(duì)，200多的研發(fā)人員，20多年的技術(shù)沉淀和積累，多元化的產(chǎn)品布局，成功覆蓋了藍(lán)牙音箱、TWS/OWS耳機(jī)、智能手表、錄音筆、語音遙控器、無線麥克風(fēng)、無線電競耳機(jī)、無線家庭影院、AR眼鏡等眾多市場。

截至目前，炬芯已經(jīng)擁有了超過300項(xiàng)全球?qū)＠约俺^100家品牌客戶，其中除了華為、OPPO、小米、榮耀、傳音、realme、TCL、海信等國產(chǎn)智能手機(jī)/智能硬件/家電品牌客戶，還有羅德、猛瑪、DJI等專業(yè)的麥克風(fēng)品牌廠商，更為關(guān)鍵的是，炬芯還拿下了國際一線音響品牌哈曼、索尼、BOSE。

“近年來，國內(nèi)國產(chǎn)替代比較熱，炬芯也確實(shí)受益于國產(chǎn)替代，我們?cè)趪鴥?nèi)也成為了很多國產(chǎn)品牌替代高通、NXP、AKM的選擇。但是，我想要強(qiáng)調(diào)的是，炬芯是一家具備全球視野的專業(yè)音頻芯片品牌廠商?！敝苷蠲鎺⑿Φ刂赋觯骸拔覀兪且試H的芯片品牌（例如高通、聯(lián)發(fā)科）為主要目標(biāo)，在國際市場上去進(jìn)行替代，并且近兩年也成功拿到了哈曼、索尼、BOSE這三大國際一線品牌客戶的訂單。”

對(duì)于炬芯為何能夠拿下這些頂級(jí)品牌和頭部品牌，周正宇給出的三大關(guān)鍵要素是：高品質(zhì)、供應(yīng)鏈安全和專利合規(guī)。

第一，一線品牌廠商對(duì)于產(chǎn)品的品質(zhì)的要求非常高，所以需要提供的高品質(zhì)的音頻芯片，核心就是高音質(zhì)、低延時(shí)、低功耗、低故障率。而炬芯在低功耗無線音頻芯片方面有著20多年的技術(shù)沉淀和經(jīng)驗(yàn)積累。

第二，一線品牌廠商對(duì)于供應(yīng)鏈安全非常注重，需要有穩(wěn)妥的供應(yīng)保障，比如多個(gè)供應(yīng)來源，產(chǎn)品長生命周期。

第三，一線品牌廠商在技術(shù)專利合規(guī)方面也很看重，芯片供應(yīng)商需要在技術(shù)和專利上干凈、沒有漏洞，各方面都要合規(guī)，讓品牌客戶用的放心。

憑借20多年在音頻領(lǐng)域的技術(shù)積累以及海內(nèi)外上市的經(jīng)驗(yàn)，炬芯在產(chǎn)品品質(zhì)、供應(yīng)鏈和專利合規(guī)方面早已經(jīng)具備了與一線品牌客戶匹配的能力。

比如在音質(zhì)方面，一方面是需要把信號(hào)鏈做得足夠好，另一方面則是要基于對(duì)聲學(xué)心理學(xué)的理解，開發(fā)出各種優(yōu)秀的音效算法。

周正宇告訴芯智訊：“我們內(nèi)置的在SoC里的ADC/DAC的信噪比和底噪，已經(jīng)可以做到跟外置的ADC/DAC的信噪比和底噪差不多，可以對(duì)標(biāo)高通和德州儀器的同類產(chǎn)品。可以說，我們把整個(gè)的信號(hào)鏈全都整合進(jìn)了SoC，并且達(dá)到分立器件才能實(shí)現(xiàn)的信號(hào)鏈的干凈程度、線性度、底噪以及SNR，這個(gè)是必要條件。同時(shí)，我們基于過去多年的對(duì)于主觀聲學(xué)的理解，也開發(fā)出了一系列音效算法，簡單來說就是把聲音以符合用戶喜好的效果呈現(xiàn)出來。當(dāng)然，我們也支持客戶的自有音效算法，幫助他們更好的呈現(xiàn)出來。這就是前一個(gè)必要條件（得到干凈的電信號(hào)）基礎(chǔ)上需要繼續(xù)達(dá)成的充分條件。”

值得一提的是，在會(huì)議期間，周正宇還提及了一則趣事：國外知名的運(yùn)動(dòng)相機(jī)品牌廠商GoPro在通過拆解競爭對(duì)手大疆的產(chǎn)品后，發(fā)現(xiàn)其采用的是炬芯的無線音頻芯片，然后通過炬芯官方渠道才找到了炬芯，隨后雙方才達(dá)成了合作。

“GoPro的高管曾提過，他們?cè)谶@之前從來沒有考慮過用中國芯片。但是當(dāng)大疆提供的產(chǎn)品表現(xiàn)比他們更好的時(shí)候，他們才發(fā)現(xiàn)大疆原來用的中國芯片是這么高品質(zhì)，采用的炬芯的芯片。這個(gè)例子就很好的全世界證明了我們中國芯片的品質(zhì)和能力，也是可以到國際上去替代的，并不是只能在國內(nèi)以價(jià)格來替代。”周正宇非常自豪的說道。

當(dāng)然這個(gè)例子也反應(yīng)了炬芯在品牌營銷上的欠缺。對(duì)此，為了進(jìn)一步提升國際影響力，近兩年炬芯還在上海、韓國組建了專門面對(duì)國際市場的營銷團(tuán)隊(duì)，助力炬芯對(duì)于海外市場以及海外品牌客戶的開拓。周正宇向芯智訊透露，炬芯今年業(yè)績的快速增長與此也有非常大的關(guān)系。

根據(jù)財(cái)報(bào)顯示，今年前三季度炬芯業(yè)績創(chuàng)歷史新高，實(shí)現(xiàn)營收4.67億元，同比增長24.05%；歸母凈利潤7091.3萬元，同比增長51.12%。其中，第三季度實(shí)現(xiàn)營收1.86億元，同比增長18.66%；歸母凈利潤達(dá)到2997.26萬元，同比增長34.87%。

開拓低延遲私有協(xié)議音頻市場

對(duì)于炬芯傳統(tǒng)聚焦的便攜式無線音頻設(shè)備來說，因?yàn)橹饕?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E6%B1%A0/">電池供電設(shè)備，所以低功耗非常重要，對(duì)于音質(zhì)的要求近年來也有持續(xù)提高，但對(duì)于低延遲卻并不嚴(yán)苛。

雖然相對(duì)于智能手機(jī)、藍(lán)牙音箱、TWS耳機(jī)等產(chǎn)品的龐大出貨量來說，對(duì)于低延遲要求更高的音頻設(shè)備市場看似規(guī)模不大，但是依然是一個(gè)不容忽視的高價(jià)值市場。

比如在插電的電視周邊、家庭影院市場，隨著對(duì)于音響的要求從杜比升級(jí)到杜比全景聲（Dolby Atmos），對(duì)于音頻傳輸?shù)臅r(shí)延要求非常高。如果時(shí)延高，可能就會(huì)出現(xiàn)聲音與畫面不同步的問題（本來應(yīng)該是聽到來自后方的聲音，但是因?yàn)檠舆t過大，畫面進(jìn)入到出現(xiàn)另一個(gè)方位的音源，后方聲音才被聽到）。

在周正宇看來，電視周邊、家庭影院市場將是炬芯未來增長的一個(gè)重要方向。“假設(shè)智能手表/手環(huán)一年出貨2億只，每個(gè)里面也只有一顆音頻芯片，所以一年就是2億顆音頻芯片；假設(shè)TWS耳機(jī)一年出貨也是2億副，一副耳機(jī)需要兩顆芯片，所以一年就是4億顆音頻芯片。而電視周邊、家庭影院市場的音響系統(tǒng)假設(shè)一年出貨2000萬套，但是它并不是只需要一顆音頻芯片，因?yàn)樗且粋€(gè)聲道需要一顆芯片，如果是杜比全景聲就是五個(gè)聲道，就是需要五顆音頻芯片，這里可能就是1億顆音頻芯片的需求，所以這個(gè)市場看似很小，其實(shí)并不小，而且價(jià)值量更高。”

據(jù)了解，目前國內(nèi)的海信、TCL等電視品牌廠商都在用炬芯的無線音頻芯片在做無線環(huán)繞音響的無線傳輸。

再比如像無線麥克風(fēng)、無線電競耳機(jī)、無線話務(wù)耳機(jī)、多鏈接高清會(huì)議系統(tǒng)等需要音視頻同步或有互動(dòng)需求的音頻產(chǎn)品，對(duì)于低延遲要求都是非常的高，需要聲音能夠做到幾乎實(shí)時(shí)的同步。

那么對(duì)于音頻傳輸來說，怎么才能做到極低的延遲呢？最好是采用大帶寬的傳輸技術(shù)，比如用WiFi、5G等技術(shù)，這樣無需對(duì)音頻進(jìn)行壓縮，可以直接進(jìn)行傳輸，時(shí)延就會(huì)非常低。目前炬芯也在研究基于私有協(xié)議的UWB（超帶寬）無線音頻傳輸技術(shù)。

而對(duì)于應(yīng)用最廣的藍(lán)牙音頻技術(shù)來說，其帶寬是比較有限的，在標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙傳輸協(xié)議下，通常延遲最低也有50-100ms，想要把延時(shí)做低，就需要采用私有協(xié)議，降低壓縮和解壓縮的延時(shí)，這就需要縮短“包長”。比如一個(gè)數(shù)據(jù)封包是10ms，一發(fā)一收就是要20ms。同時(shí)，還需要低延遲的音頻編解碼技術(shù)，比如采用最新的LC3和其增強(qiáng)版本LC3?Plus技術(shù)等。

對(duì)于炬芯來說，主要是從三個(gè)方面去解決：一是優(yōu)化硬件通路，降低ADC-DAC信號(hào)鏈路的延遲，直接封到SoC當(dāng)中；二是優(yōu)化傳輸協(xié)議，縮短信號(hào)的包長，目前炬芯已經(jīng)做到了1.25ms的包長；三是在支持LC3/LC3 Plus等低延遲的音頻編解碼技術(shù)的同時(shí)，炬芯也有自己私有編解碼技術(shù)，可以將延時(shí)做得更低。

周正宇坦言：“現(xiàn)在傳統(tǒng)的便攜式無線音頻市場競爭已經(jīng)是非常的激烈，可以說是一片紅海。炬芯也不太愿意去毛利過低的市場去廝殺，所以憑借自身的技術(shù)優(yōu)勢，近幾年一直有持續(xù)在對(duì)于低時(shí)延要求更高的私有協(xié)議音頻設(shè)備市場進(jìn)行開拓，并且取得了不錯(cuò)的成績?！?/p>

據(jù)了解，目前炬芯在領(lǐng)夾式麥克風(fēng)市場已經(jīng)拿到了很大的市場份額，比如羅德、猛犸、大疆等市占率較高的品牌都是炬芯的客戶。

存算一體，發(fā)力AI音頻市場

隨著生成式AI技術(shù)的快速發(fā)展，以及終端設(shè)備性能的持續(xù)提升，AI計(jì)算也開始由云端進(jìn)入終端側(cè)。相對(duì)于依賴于云的AI來說，邊緣側(cè)AI有著不依賴于網(wǎng)絡(luò)（離線也能工作）、反饋更實(shí)時(shí)（延時(shí)更低）、隱私安全（不需要將數(shù)據(jù)傳輸到云端）等方面的優(yōu)勢。雖然，云端的AI也有著模型更大，算力更強(qiáng)，更智能的優(yōu)勢。不過，現(xiàn)在也涌現(xiàn)出了很多符合邊緣側(cè)需求的更專業(yè)化的AI小模型。

炬芯認(rèn)為，未來AI的發(fā)展趨勢將會(huì)走向混合AI架構(gòu)，即在云端和邊緣端之間分配并協(xié)調(diào)AI工作負(fù)責(zé)。比如現(xiàn)在很多的AI PC、AI手機(jī)、AI眼鏡等也是基于這種混合AI架構(gòu)。

由于炬芯過去一直專注于低功耗無線音頻市場，因此炬芯主要關(guān)注的是對(duì)于AI算力要求并不高的由電池供電的中小型模型端側(cè)AI市場。具體來說，主要覆蓋算力要求在0.01-3TOPS之間，存儲(chǔ)空間小于10MB，模型參數(shù)大小在0.01-10MB之間，功耗小于10mW的目標(biāo)市場。

但是現(xiàn)有的端側(cè)AI解決方案存在著很多的挑戰(zhàn)。比如CPU+DSP的解決方案，算力低、性能弱，能效比也比較差；而基于CPU+NPU的解決方案，難以適應(yīng)新模型的涌現(xiàn)，也沒有升級(jí)的彈性。

對(duì)此，炬芯選擇了全新一代基于模數(shù)混合SRAM存內(nèi)計(jì)算解決方案，由于無需再像傳統(tǒng)的馮諾依曼架構(gòu)那樣，需要不停在CPU和外部DRAM/FLASH之間不停地搬運(yùn)數(shù)據(jù)。根據(jù)英特爾的一份數(shù)據(jù)顯示，處理器的功耗，大約67%都是消耗在了數(shù)據(jù)搬運(yùn)過程中，只有30%多是實(shí)際消耗在了計(jì)算上。

因此，SRAM存內(nèi)計(jì)算解決方案可以實(shí)現(xiàn)在更低的功耗下發(fā)揮出更高的端側(cè)AI性能，即大幅提升端側(cè)AI的能效表現(xiàn)。據(jù)介紹，目前炬芯的SRAM存內(nèi)計(jì)算方案已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)10TOPS/W的高能效表現(xiàn)，即在1TOPS是算力下，功耗僅100mW。未來炬芯希望繼續(xù)朝著100TOPS/W的能效表現(xiàn)邁進(jìn)。此外，由于無需進(jìn)行數(shù)據(jù)搬運(yùn)，SRAM存內(nèi)計(jì)算也可以帶來更低的延時(shí)表現(xiàn)。

周正宇坦言，雖然SARM成本更高，面積更大，但是技術(shù)卻是目前最為成熟的，性能表現(xiàn)也非常不錯(cuò)。相比之下，雖然ReRAM、FRAM等技術(shù)很美好，但還都不夠成熟。

炬芯最新發(fā)布三款基于MMSCIM的端側(cè)AI音頻芯片：包括主要面向低延遲私有無線音頻領(lǐng)域的ATS323X系列；面向藍(lán)牙AI音頻領(lǐng)域的ATS286X系列；面向AI DSP領(lǐng)域的ATS362X。

三個(gè)系列芯片均基于22nm制程，采用了Arm CPU+ HiFi5 DSP?+ NPU（MMSCIM）三核異構(gòu)的設(shè)計(jì)架構(gòu)。炬芯的研發(fā)人員將MMSCIM和先進(jìn)的HiFi5 DSP融合設(shè)計(jì)形成了炬芯科技“Actions Intelligence NPU（AI-NPU）”架構(gòu)，并通過協(xié)同計(jì)算，形成一個(gè)既高彈性又高能效比的NPU架構(gòu)。在這種AI-NPU架構(gòu)中MMSCIM支持基礎(chǔ)性通用AI算子，提供低功耗大算力。同時(shí)，由于AI新模型新算子的不斷涌現(xiàn)，MMSCIM沒覆蓋的新興特殊算子則由HiFi5 DSP來予以補(bǔ)充。

據(jù)介紹，單個(gè)MMSCIM核心算力為100GOPS@500MHz，能效高達(dá)6.4TOS/W@INT8，具備低功耗大算力、極致的能效比的特性。在同等條件下，相較于DSP HiFi5，實(shí)際應(yīng)用算力和能效比分別可提升約16倍和60倍，功耗可降低90%以上。

而通過MMSCIM和HiFi5 DSP的協(xié)同設(shè)計(jì)，NPU支持基礎(chǔ)性通用AI算子，DSP予以特殊算子的補(bǔ)充，形成一個(gè)既高彈性又高能效比的AI NPU融合架構(gòu)，使得芯片在算力和能效方面實(shí)現(xiàn)顯著突破。

同時(shí)，芯片支持TensorFlow、Caffe、TFLite、PyTorch和ONNX等主流深度學(xué)習(xí)框架，并支持目前所有主流的AI模型，可為各類終端產(chǎn)品提供強(qiáng)大的算力支撐，便于品牌客戶進(jìn)行個(gè)性化AI算法開發(fā)及AI應(yīng)用的植入。

此外，炬芯還推出了自己的開發(fā)工具鏈，客戶只要按照標(biāo)準(zhǔn)的Tensorflow、 Tensorlight 這類模型來設(shè)計(jì)自己算法，然后導(dǎo)入炬芯的開發(fā)工具，它就能夠自動(dòng)選擇最適合的DSP或者NPU來進(jìn)行處理，不需要人為的去分配，極大了簡化了開發(fā)的效率。

ATS323X系列作為炬芯科技第一代搭載AI-NPU的三核異構(gòu)SoC芯片，同時(shí)也是炬芯科技第三代高音質(zhì)低延遲無線收發(fā)音頻芯片，該芯片系列可廣泛應(yīng)用于無線麥克風(fēng)、無線電競耳機(jī)、無線話務(wù)耳機(jī)、多鏈接高清會(huì)議系統(tǒng)以及無線收發(fā)一體器等多種產(chǎn)品中，將為此類產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)AI賦能，助力終端品牌產(chǎn)品邁進(jìn)AI新時(shí)代。

據(jù)介紹，目前該芯片方案正與品牌客戶協(xié)同開發(fā)中，明年上半年將在終端品牌產(chǎn)品中落地應(yīng)用，可以為用戶帶來特別的AI產(chǎn)品體驗(yàn)。

根據(jù)炬芯公布的路線圖顯示，其將于2025年推出的第二代基于MMSCIM的端側(cè)AI音頻芯片，雖然還是22nm制程，算力會(huì)提升到單核300GOPS，但是會(huì)加入對(duì)于Transformer模型的支持，AI能效將提升至7.8TOPS/W@INT8；2026年推出的第三代基于MMSCIM的端側(cè)AI音頻芯片將升級(jí)至12nm制程，單核算力提升至1TOPS，同樣支持Transformer模型，AI能效將進(jìn)一步提升至15.6TOPS/W@INT8。

小結(jié)：

從上面的介紹我們可以看到，炬芯目前業(yè)績的增長主要來源于三個(gè)方面：第一個(gè)是與國際一線品牌的合作；第二個(gè)是來自低延遲、高音質(zhì)需求的私有協(xié)議音頻設(shè)備市場；第三是來自端側(cè)AI音頻設(shè)備。

“國際一線品牌突破、私有協(xié)議音頻市場的增長和端側(cè)AI音頻市場增長是驅(qū)動(dòng)炬芯業(yè)績?cè)鲩L的三個(gè)主要?jiǎng)恿ΑＦ渲?，端?cè)AI音頻領(lǐng)域?qū)⑹蔷嫘景l(fā)力的重點(diǎn)。從去年開始，我們來自AI芯片的收入基本呈現(xiàn)每年一倍的增長速度，我相信2025年還將繼續(xù)保持較高的增長?！敝苷羁偨Y(jié)說道。

編輯：芯智訊-浪客劍