端侧 AI 音频处理器：集成音频处理与 AI 计算能力的创新芯片

电子发烧友网综合报道：端侧 AI 音频处理器是专为智能物联网（AIoT）端侧设备设计，集成了人工智能（AI）加速器的系统级音频处理器。这类处理器旨在打造低功耗、高算力的芯片平台，以满足智能物联网设备对人工智能应用日益增长的需求。

集成音频处理与 AI 计算能力

端侧 AI 音频处理器的组成结构通常较为复杂，常采用多核异构架构，将不同类型的处理器核心组合在一起，从而高效处理各种任务。这种架构一般包括 CPU、NPU、uDSP 等。
CPU（中央处理器）：负责处理通用计算任务，如指令解析、任务调度等。在端侧 AI 音频处理器中，CPU 可能采用 RISC-V 等高效能低功耗架构，例如 AndesCore D25F 处理器，主频可达 400MHz 以上。

·NPU（神经网络处理器）：专门针对神经网络计算进行优化，提供强大的 AI 计算能力。
·NPU 的算力可达数十到数百 GOPS（每秒十亿次操作），能够支撑复杂的语音识别、语音合成等 AI 应用。
·uDSP（微数字信号处理器）：专注于数字信号处理，依据已知需求和算法积累，作为专项并行加速器。uDSP 能够高效处理音频信号，实现音频降噪、回声消除、声音美化等功能。

端侧 AI 音频处理器还包含音频处理模块，其中音频 ADC 和 DAC 是重要组成部分。音频 ADC（模拟到数字转换器）负责将模拟音频信号转换为数字信号进行处理，而 DAC（数字到模拟转换器）则将处理后的数字信号转换回模拟信号输出。端侧 AI 音频处理器的音频 ADC 和 DAC 通常具备高性能和高动态范围，例如动态范围超过 105dB，THD+N（总谐波失真加噪声）小于 - 95dB 等。此外，还有音频放大器，用于放大音频信号，驱动扬声器等设备发声。在端侧 AI 音频处理器中，可能集成 0V 直驱耳机放大器模块，以提供高质量音频输出。

端侧 AI 音频处理器还集成了丰富的外设接口，以便与其他设备连接和通信，包括 USB 接口、SD 接口、SPI、UART、I2C、I2S 等。USB 接口，如 USB2.0 或更高版本，可用于与计算机、手机等设备连接；SD 接口用于读取 SD 卡等存储设备中的音频文件；SPI、UART、I2C、I2S 等接口则用于与各种外设进行串行通信和数据传输。

端侧 AI 音频处理器还配套提供丰富的 AI 算法和软件支持，方便用户开发和部署智能音频应用，如 AI 降噪、AI 回声消除、AI 啸叫抑制、语音识别等，能显著提升音频处理效果和用户体验。

端侧 AI 音频处理器应用场景不断拓展

端侧 AI 音频处理器应用场景广泛，涵盖智能物联网（AIoT）领域多个方面。在智能音箱中，端侧 AI 音频处理器能够支持语音唤醒、语音识别、语音合成等功能，实现用户与音箱的自然语言交互。在智能家居系统中，它可用于声音控制家电设备，如通过语音指令调节灯光、空调、电视等。它不仅能识别用户语音指令，还能根据家庭环境和用户习惯进行智能决策，提供更个性化的智能家居体验。

端侧 AI 音频处理器也可应用于智能办公设备，如智能录音笔、智能会议系统等。它能提供高质量音频录制、实时语音转写、语音翻译等功能，提升办公效率和准确性。在会议系统中，端侧 AI 音频处理器可实现多人语音识别、语音增强、回声消除等功能，确保会议过程中语音清晰，沟通顺畅。同时，还能支持智能会议记录、语音指令控制等功能，提升会议效率和管理水平。

端侧 AI 音频处理器还可集成在智能手表和智能耳机中，实现语音控制、智能提醒、健康监测等功能。通过低功耗设计和高效能计算，在保证设备续航的同时，提供高质量音频处理和智能交互体验。在智能车载设备中，端侧 AI 音频处理器也能支持语音导航、语音控制等功能，提升驾驶安全性和便利性。

随着人工智能技术的不断发展和智能终端设备的普及，端侧 AI 音频处理器的市场需求持续增长。不少芯片厂商积极布局，推出一系列高性能、低功耗的端侧 AI 音频处理器产品。
例如普林芯驰，此前推出全新一代 SPV60 系列端侧 AI 音频处理器芯片，采用 CPU+NPU+uDSP 多核异构架构，集成了 Andes D25F 处理器、普林芯驰自研的 uDSP 以及 AI 神经网络处理器内核 NPU。该芯片在音频处理领域表现出色，集成高性能的音频 ADC/DAC 转换器以及 0V 直驱耳机放大器模块，性能达到准专业级水平。SPV60 系列芯片可广泛应用于智能语音、智能耳机、专业音频等领域，目前已进入量产流程。

炬芯科技在端侧 AI 音频处理器领域也有布局，其芯片产品整合了低功耗 AI 加速引擎，并采用 CPU、DSP 加 NPU 的三核异构计算架构，打造低功耗端侧 AI 算力。例如，炬芯 ATS3031 是一款高音质、低延迟、低功耗无线音频 SoC，支持 32K 双麦 AI 降噪，广泛应用于蓝牙收发一体器、无线麦克风等产品。

除此之外，还有多家公司在端侧 AI 音频处理器领域有所布局，如全志科技、乐鑫科技等。全志科技推出的 T 系列芯片中，部分型号集成了 AI 处理能力，能够支持复杂的音频处理任务。乐鑫科技的 ESP32-S 系列芯片在保持原有连接性能的基础上，强化了边缘 AI 方向的应用，例如 ESP32-S3 芯片增加了用于加速神经网络计算和信号处理等工作的向量指令，实现了高性能的图像识别、语音唤醒和识别等应用。

写在最后

随着人工智能技术的不断发展和智能终端设备的普及，端侧 AI 音频处理器的市场需求持续增长，众多芯片厂商积极布局。同时，随着半导体工艺制程的不断进步和 AI 算法的持续优化，端侧 AI 音频处理器的性能将进一步提升，应用场景也将不断拓展。