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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在语音唤醒与关键字识别中的超低功耗实现.
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在语音唤醒与关键字识别中的超低功耗实现
摘要
语音唤醒是智能设备的关键入口技术，要求芯片在极低功耗下持续监听麦克风信号，实时检测预设的关键词。传统方案使用MCU或DSP执行语音处理，待机功耗通常在10-50mW，限制了智能设备的续航时间。存算一体芯片的高能效特性使其成为语音唤醒的理想硬件平台。本文针对语音唤醒场景，设计了一种面向存算一体芯片的超低功耗语音唤醒方案，通过模拟域特征提取和存算一体神经网络推理，实现待机功耗仅0.1mW，唤醒成功率99%，误唤醒率低于每小时1次，支持长达一年的纽扣电池续航。
一、语音唤醒的功耗约束
1.1 始终开启的功耗挑战
语音唤醒设备需要始终处于监听状态，即使设备处于待机模式，语音处理芯片也不能关闭。对于TWS耳机、智能手表等电池容量有限的设备，语音唤醒的待机功耗直接决定了设备的续航时间。以TWS耳机为例，电池容量通常为50-100mAh，若语音唤醒芯片功耗为10mW，续航时间仅为5-10小时，无法满足全天候使用的需求。
1.2 关键指标要求
语音唤醒方案的关键指标包括：功耗——待机功耗应低于1mW，理想情况下低于0.1mW，支持纽扣电池的长期续航。唤醒成功率——在嘈杂环境下，对预设关键词的唤醒成功率应高于95%。误唤醒率——每小时误唤醒次数应低于1次，避免对用户造成干扰。词汇量——支持至少10个关键词，满足多场景的唤醒需求。
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