AI技術(shù)大爆炸時代，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”

聲音，在我們生活中無時無刻伴隨、無處不在，而好聲音、好的音頻體驗，更是在當(dāng)下人們愈發(fā)追求生活品質(zhì)的時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，也離不開出色音頻技術(shù)的加持。

從公司到個人，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需要感知真實世界，而自然語言則會成為人機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，技術(shù)的發(fā)展、用戶需求的升級，對終端的音頻信號采集與處理的整個鏈路、各個環(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，智東西近期獨家深度對話了德州儀器（TI）模擬信號鏈音頻業(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景，用Vikas的話來說，他們希望讓人人都能獲得好的音頻體驗，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”。

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

今天，個人消費電子、汽車、工業(yè)自動化、機器人等領(lǐng)域都在消費需求升級、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遇和挑戰(zhàn)，能否順應(yīng)趨勢解決痛點是行業(yè)破局的關(guān)鍵所在。

最突出的特點是，音頻體驗已經(jīng)無處不在，音頻早已不止于印象中的“揚聲器”、“聽音樂”。從手機、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交互最常見最自然高效的方式。

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

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

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過程中，車機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)注重體驗品質(zhì)的今天，部分車型會用上基于音頻技術(shù)實現(xiàn)的主動降噪，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)一步實現(xiàn)車輛的減重、輕量化，這對電動汽車來說至關(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，汽車對音頻器件的可靠性同樣提出極高要求，因為今天這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)計帶來了極高挑戰(zhàn)。

在工業(yè)場景，需求的增長和挑戰(zhàn)的到來同樣突出。

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

機器人可以依據(jù)聲音線索采取行動，例如識別玻璃破碎聲或火災(zāi)警報，正如優(yōu)秀的人類技師可以通過聽設(shè)備運轉(zhuǎn)的“異響”來判斷某個部件需要更換，機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“活動檢測”的功能，并應(yīng)用在音頻芯片中，這樣搭載芯片的機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。

甚至未來當(dāng)機器人走入家中，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)操作動作。

可以看到，從消費電子到汽車、工業(yè)場景，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)級提升，比如智能音箱有著拾音、信號處理、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，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，同時也要求元器件有更高能效、進(jìn)而保證續(xù)航。

比如一個人形機器人，所有聲學(xué)元件、電子元件都要裝進(jìn)一個頭部，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刻存在。

正如Vikas所說，上述這一切體驗的核心都是“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值之一，就在于讓各類自動化設(shè)備和電子系統(tǒng)能在基于聽覺感知的環(huán)境中運行，減少“摩擦”——減少對人工操作和實時指令的依賴，機器可以主動聆聽、理解上下文并自主行動，從而讓人得以解放出來，專注于其它更有價值的事情。

具體來看，為了應(yīng)對這些變化和挑戰(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提供的不只是單點技術(shù)或產(chǎn)品，而是一站式解決方案。

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

這其中涉及到一個很關(guān)鍵的能力，就是TI的解決方案是高度可擴展、支持動態(tài)配置的，客戶可以構(gòu)建一個單一平臺來驗證整個解決方案，客戶要發(fā)布不同檔位型號的產(chǎn)品時，不需要重新設(shè)計硬件，也不需要重新設(shè)計軟件，可以動態(tài)配置。

這是如何實現(xiàn)的？為何TI能夠相比行業(yè)其他廠商提供這一獨特能力？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)。

實際上，TI的IDM模式是實現(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，由于TI可以進(jìn)行定制生產(chǎn)，因此他們可以開發(fā)特殊組件來針對性優(yōu)化IP，可以更精準(zhǔn)地實現(xiàn)某些產(chǎn)品特性，比如一個放大器器件，從眼鏡、手機、機器人到汽車，用于不同產(chǎn)品中都可以做針對性調(diào)整。

Vikas特別提到，核心的處理技術(shù)、設(shè)計理念以及電路本身的IP，往往是非常相似的，只是根據(jù)不同的功率等級進(jìn)行縮放，這就是我們實現(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。比如智能手機技術(shù)應(yīng)用到汽車領(lǐng)域，同樣的技術(shù)帶入機器人領(lǐng)域，技術(shù)以漸進(jìn)方式演進(jìn)，一個領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)入到下一個領(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，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)，尋找更適合的獨特封裝方式，大量前沿IP、廣泛的知識產(chǎn)權(quán)組合、電路設(shè)計以及系統(tǒng)級解決方案都是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，再到扎實的生態(tài)布局和全球化擴展，TI在音頻芯片技術(shù)的革新浪潮中已形成核心優(yōu)勢壁壘。

從手機、機器人到工業(yè)、汽車，音頻應(yīng)用的越來越多、越來越深，使用場景越來越嚴(yán)苛，音頻技術(shù)發(fā)展仍會面臨諸多挑戰(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”，讓人機交互更“順暢”的同時，TI將曾經(jīng)高端、價值數(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，并且負(fù)擔(dān)得起。

面向AI交互發(fā)生深刻變革的未來，自然語言交互會愈發(fā)普及于各類人機交互場景中，音頻基礎(chǔ)技術(shù)的升級、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的關(guān)鍵支撐。