AI技術(shù)大爆炸時(shí)代，一顆小小的TI音頻芯片藏著“改變世界”的潛力

智東西
作者 云鵬
編輯 漠影一、從汽車、工業(yè)到消費(fèi)電子，音頻技術(shù)創(chuàng)新是“空間與物理定律”的極限博弈”二、超8萬種產(chǎn)品、10萬+客戶，TI化身音頻“模塊化積木”供應(yīng)方結(jié)語：技術(shù)迭代迅猛向前，扎穩(wěn)音頻技術(shù)之根，TI正讓生活變得“更美好一點(diǎn)”

聲音，在我們生活中無時(shí)無刻伴隨、無處不在，而好聲音、好的音頻體驗(yàn)，更是在當(dāng)下人們愈發(fā)追求生活品質(zhì)的時(shí)代獲得了越來越多的關(guān)注。

即便是當(dāng)下最火的AI，想要有好的交互體驗(yàn)，也離不開出色音頻技術(shù)的加持。

從公司到個(gè)人，今天各類智能體開始進(jìn)入我們的工作、生活，接管系統(tǒng)、自主執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)。AI需要感知真實(shí)世界，而自然語言則會(huì)成為人機(jī)交互的核心方式之一。

從自然語音交互、離線翻譯到環(huán)境音檢測(cè)，技術(shù)的發(fā)展、用戶需求的升級(jí)，對(duì)終端的音頻信號(hào)采集與處理的整個(gè)鏈路、各個(gè)環(huán)節(jié)都提出了新的高要求。

小型化、高集成度成為設(shè)備形態(tài)趨勢(shì)下，如何在不斷被壓縮的物理空間、極低的功耗預(yù)算和嚴(yán)苛的BOM成本內(nèi)，塞進(jìn)更優(yōu)秀的音頻系統(tǒng)？這已成為音頻產(chǎn)業(yè)面臨的核心挑戰(zhàn)，而芯片底層的技術(shù)演進(jìn)無疑成為破局的關(guān)鍵。

在這一行業(yè)背景下，智東西近期獨(dú)家深度對(duì)話了德州儀器（TI）模擬信號(hào)鏈音頻業(yè)務(wù)副總裁Vikas S V，深入交流中，我們進(jìn)一步了解到TI對(duì)音頻行業(yè)發(fā)展的深入思考和前瞻性布局，挖掘了TI產(chǎn)品背后的核心技術(shù)底牌、其如何通過“積木式”硬件架構(gòu)，幫終端廠商在微觀的硅片上“對(duì)抗物理定律”，破解行業(yè)難題。

從AI的爆發(fā)到各行各業(yè)，從工作、生活到娛樂等諸多場(chǎng)景，用Vikas的話來說，他們希望讓人人都能獲得好的音頻體驗(yàn)，并且負(fù)擔(dān)得起，這也是TI的核心理念，如果更進(jìn)一步，那就是“讓生活更美好一點(diǎn)”。

在科技行業(yè)技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，TI不僅為AI時(shí)代的各類智能硬件生態(tài)夯實(shí)了音頻體驗(yàn)的“地基”，作為底層芯片老牌玩家，他們更給行業(yè)持續(xù)提供著扎實(shí)的音頻解決方案，通過技術(shù)創(chuàng)新悄然推動(dòng)著消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)等各行各業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型。

今天，個(gè)人消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人等領(lǐng)域都在消費(fèi)需求升級(jí)、技術(shù)迭代創(chuàng)新、企業(yè)轉(zhuǎn)型等諸多變化之下迎來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，能否順應(yīng)趨勢(shì)解決痛點(diǎn)是行業(yè)破局的關(guān)鍵所在。

最突出的特點(diǎn)是，音頻體驗(yàn)已經(jīng)無處不在，音頻早已不止于印象中的“揚(yáng)聲器”、“聽音樂”。從手機(jī)、眼鏡到智能音箱的語音助手，以音頻或文字形式的自然語言交互幾乎成為人機(jī)交互最常見最自然高效的方式。

不僅是消費(fèi)電子，在汽車和工業(yè)領(lǐng)域，音頻需求呈數(shù)倍暴漲態(tài)勢(shì)。

十年前，一輛汽車中可能只有4-5個(gè)揚(yáng)聲器，只負(fù)責(zé)廣播、音樂的播放，今天，一輛入門級(jí)汽車或許會(huì)搭載20多個(gè)揚(yáng)聲器，而一款高端車型可能搭載約40個(gè)。

播放音頻、通話、提示、降噪，音頻需求無處不在。尤其在智能駕駛技術(shù)高度發(fā)展的今天，在輔助駕駛開啟的整個(gè)過程中，車機(jī)與駕駛員都是通過大量語音和視覺信息進(jìn)行交互，比如提醒車道偏離、駕駛員語音操控車輛進(jìn)行各種控制。

在愈發(fā)注重體驗(yàn)品質(zhì)的今天，部分車型會(huì)用上基于音頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)降噪，讓車內(nèi)更安靜，這種降噪技術(shù)的應(yīng)用還可以客觀減少車內(nèi)隔音材料的使用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)車輛的減重、輕量化，這對(duì)電動(dòng)汽車來說至關(guān)重要，意味著更長的續(xù)航和更好的性能。

需求之大、之復(fù)雜只是一方面，汽車對(duì)音頻器件的可靠性同樣提出極高要求，因?yàn)榻裉爝@些器件需要的是保證各類復(fù)雜功能的前提下，還要穩(wěn)定使用十年、數(shù)十年之久，這種“既要又要”無疑給音頻器件設(shè)計(jì)帶來了極高挑戰(zhàn)。

在工業(yè)場(chǎng)景，需求的增長和挑戰(zhàn)的到來同樣突出。

“機(jī)器人下場(chǎng)干活”已經(jīng)成為行業(yè)重要趨勢(shì)，在各類全自動(dòng)化智能工廠中，機(jī)器人不僅可以搬運(yùn)貨物、擰螺絲，更可以監(jiān)控整個(gè)廠區(qū)的運(yùn)行，從設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)到工廠的安全運(yùn)行、有無異常狀況發(fā)生，而音頻技術(shù)在這些場(chǎng)景中大有可為。

機(jī)器人可以依據(jù)聲音線索采取行動(dòng)，例如識(shí)別玻璃破碎聲或火災(zāi)警報(bào)，正如優(yōu)秀的人類技師可以通過聽設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的“異響”來判斷某個(gè)部件需要更換，機(jī)器人同樣可以做這樣的“聲音診斷”。

各類音頻信息輸入并轉(zhuǎn)化為獨(dú)特的“聲音特征”，TI基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來學(xué)習(xí)龐大的聲音數(shù)據(jù)庫，研發(fā)出類似“活動(dòng)檢測(cè)”的功能，并應(yīng)用在音頻芯片中，這樣搭載芯片的機(jī)器人就可以利用這些信息做出差異化響應(yīng)，比如打開攝像頭監(jiān)控查看異響來源、根據(jù)火警聲音提醒工人避險(xiǎn)。

甚至未來當(dāng)機(jī)器人走入家中，類似技術(shù)帶來的想象力也是巨大的，比如機(jī)器人可以根據(jù)家中各類智能設(shè)備的提示音，來決定后續(xù)操作動(dòng)作。

可以看到，從消費(fèi)電子到汽車、工業(yè)場(chǎng)景，音頻系統(tǒng)的重要性都在不斷提升，需求也水漲船高，隨之而來的是這些改變給音頻芯片領(lǐng)域帶來的挑戰(zhàn)。

首先，音頻系統(tǒng)復(fù)雜度有著指數(shù)級(jí)提升，比如智能音箱有著拾音、信號(hào)處理、通信、語義理解、生成回應(yīng)、播放等完整鏈路，形成持續(xù)交互的閉環(huán)。

從電源管理、麥克風(fēng)接口ADC/編解碼器、處理聲音DSP到播放聲音的放大器，硬件層一系列組件都牽涉進(jìn)來。

與此同時(shí)，各類電子產(chǎn)品都向著小型化、輕薄化、高集成度化發(fā)展，留給揚(yáng)聲器的空間越來越小，但音頻質(zhì)量的要求依舊不減，甚至更高，同時(shí)也要求元器件有更高能效、進(jìn)而保證續(xù)航。

比如一個(gè)人形機(jī)器人，所有聲學(xué)元件、電子元件都要裝進(jìn)一個(gè)頭部，一副AI眼鏡的電池只有100mAh左右，卻要求支持顯示、拍照、AI交互等一系列復(fù)雜功能，空間、能耗局限與音頻物理定律的博弈時(shí)刻存在。

正如Vikas所說，上述這一切體驗(yàn)的核心都是“音頻子系統(tǒng)”，聽覺是人感知環(huán)境最自然的方式之一。

行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)愈發(fā)多元和復(fù)雜，對(duì)空間體積、聲學(xué)、功耗、能效的要求都達(dá)到新的高度，亟待底層芯片解決方案的突破來破局。

TI音頻解決方案的突出價(jià)值之一，就在于讓各類自動(dòng)化設(shè)備和電子系統(tǒng)能在基于聽覺感知的環(huán)境中運(yùn)行，減少“摩擦”——減少對(duì)人工操作和實(shí)時(shí)指令的依賴，機(jī)器可以主動(dòng)聆聽、理解上下文并自主行動(dòng)，從而讓人得以解放出來，專注于其它更有價(jià)值的事情。

具體來看，為了應(yīng)對(duì)這些變化和挑戰(zhàn)，TI作為行業(yè)龍頭，在音頻模擬芯片領(lǐng)域已準(zhǔn)備諸多“解法”，可以說是備好了音頻“百寶箱”。

目前TI有著超過8萬種產(chǎn)品，服務(wù)于全球超過10萬家客戶，“多”可以理解為選擇充分，而更重要要的是，TI提供的不只是單點(diǎn)技術(shù)或產(chǎn)品，而是一站式解決方案。

簡(jiǎn)單來說，TI通過提供參考設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)套件，幫助客戶快速地將一個(gè)想法轉(zhuǎn)化為原型，再從原型推進(jìn)到量產(chǎn)。

這其中涉及到一個(gè)很關(guān)鍵的能力，就是TI的解決方案是高度可擴(kuò)展、支持動(dòng)態(tài)配置的，客戶可以構(gòu)建一個(gè)單一平臺(tái)來驗(yàn)證整個(gè)解決方案，客戶要發(fā)布不同檔位型號(hào)的產(chǎn)品時(shí)，不需要重新設(shè)計(jì)硬件，也不需要重新設(shè)計(jì)軟件，可以動(dòng)態(tài)配置。

這是如何實(shí)現(xiàn)的？為何TI能夠相比行業(yè)其他廠商提供這一獨(dú)特能力？在深入交流中，Vikas向我們分享了諸多技術(shù)層面的細(xì)節(jié)。

實(shí)際上，TI的IDM模式是實(shí)現(xiàn)底層定制、高度集成的關(guān)鍵制造基礎(chǔ)支撐，TI有自己的晶圓廠、封裝廠、測(cè)試廠，這樣可以保證TI能在流程的每一步中進(jìn)行技術(shù)的調(diào)整，可以將各類復(fù)雜功能集成到一顆芯片中，并以更小的外形尺寸進(jìn)行封裝。

同時(shí)，由于TI可以進(jìn)行定制生產(chǎn)，因此他們可以開發(fā)特殊組件來針對(duì)性優(yōu)化IP，可以更精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)某些產(chǎn)品特性，比如一個(gè)放大器器件，從眼鏡、手機(jī)、機(jī)器人到汽車，用于不同產(chǎn)品中都可以做針對(duì)性調(diào)整。

Vikas特別提到，核心的處理技術(shù)、設(shè)計(jì)理念以及電路本身的IP，往往是非常相似的，只是根據(jù)不同的功率等級(jí)進(jìn)行縮放，這就是我們實(shí)現(xiàn)差異化的主要方式。

一系列組合拳下去，TI可以拿出的是兼顧緊湊、高集成度、定制化、極具針對(duì)性的解決方案。

值得一提的是，TI的技術(shù)是不斷迭代演進(jìn)的，這也是很重要的。比如智能手機(jī)技術(shù)應(yīng)用到汽車領(lǐng)域，同樣的技術(shù)帶入機(jī)器人領(lǐng)域，技術(shù)以漸進(jìn)方式演進(jìn)，一個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)入到下一個(gè)領(lǐng)域，得到提升，然后又反過來影響其他領(lǐng)域。

在Vikas看來，技術(shù)往往以漸進(jìn)的方式演進(jìn)，它們通常是微小的進(jìn)步，但這些微小的進(jìn)步在五年、十年、二十年、三十年的時(shí)間里不斷累積，當(dāng)我們回顧幾十年的技術(shù)發(fā)展歷程時(shí)，它看起來就像是一次巨大的飛躍。

在前沿技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，TI會(huì)開發(fā)基于CMOS工藝、GaN工藝或其他新興架構(gòu)的新技術(shù)，根據(jù)目標(biāo)設(shè)備的形態(tài)，尋找更適合的獨(dú)特封裝方式，大量前沿IP、廣泛的知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合、電路設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)級(jí)解決方案都是TI在持續(xù)積累的。

▲智能汽車音頻領(lǐng)域代表性產(chǎn)品

Vikas特別提到，工藝、封裝、IP三者的結(jié)合才是關(guān)鍵所在。不同的工藝、技術(shù)，都像是工具箱里的不同工具，TI會(huì)在合適的應(yīng)用中使用合適的工具。

總體來看，TI就像是“模塊化積木”的供應(yīng)方，提供不同尺寸和形狀的積木構(gòu)建所需的系統(tǒng)，TI的目標(biāo)是提供所有種類的“模塊化積木”。

對(duì)于客戶來說，這可以顯著降低研發(fā)門檻，提高效率，消除企業(yè)構(gòu)建音頻解決方案時(shí)存在的入門壁壘。無論公司大小，都能使用相同的工具包、相同的器件、相同的支持去打造自己的方案。

從海量產(chǎn)品組合到深厚技術(shù)積累，再到扎實(shí)的生態(tài)布局和全球化擴(kuò)展，TI在音頻芯片技術(shù)的革新浪潮中已形成核心優(yōu)勢(shì)壁壘。

從手機(jī)、機(jī)器人到工業(yè)、汽車，音頻應(yīng)用的越來越多、越來越深，使用場(chǎng)景越來越嚴(yán)苛，音頻技術(shù)發(fā)展仍會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)，更好的性能、更優(yōu)的成本結(jié)構(gòu)以及更緊湊的解決方案永遠(yuǎn)是沒有“盡頭”的優(yōu)化方向。

從宏觀層面來看，在減少“摩擦”，讓人機(jī)交互更“順暢”的同時(shí)，TI將曾經(jīng)高端、價(jià)值數(shù)千美元的解決方案帶到了人人都可以購買、可以隨身攜帶的產(chǎn)品中。正如Vikas所說，這就回到了TI的核心理念：讓人人都能獲得好的音頻體驗(yàn)，并且負(fù)擔(dān)得起。

面向AI交互發(fā)生深刻變革的未來，自然語言交互會(huì)愈發(fā)普及于各類人機(jī)交互場(chǎng)景中，音頻基礎(chǔ)技術(shù)的升級(jí)、更多優(yōu)秀音頻產(chǎn)品的涌現(xiàn)，都將成為我們未來擁有更好生活體驗(yàn)的關(guān)鍵支撐。