语音合成LSI需求上涨，ADAS语音输出大有潜力！

在车载市场应用中，语音输出系统在确保车辆安全方面发挥着重要作用，例如利用ADAS（高级驾驶辅助系统）等向行人和搭乘人员告知车辆状态。汽车制造商们正在推进语音输出系统的开发，通过音效和语音来发出警告或通知。
 
随着自动紧急制动系统（AEBS）相关法律法规的实施，以及市场上ADAS警告类型的增加，对车内语音的需求也水涨船高，同时也对硬件系统的响应性能和速度提出了更高的要求。通过使用语音合成LSI，能够减少主控MCU的负荷，降低软件设计的复杂度，有助于提高车载语音输出系统的品质。
 
什么是语音合成LSI？
语音合成LSI是直接连接到扬声器，并仅需发送简单命令即可播放语音的IC。通常内置高音质的音频解码器、各种高性能滤波器、通信接口、存储器、放大器等语音播放所需的部件，具备发音功能、故障安全功能等。

目前，语音合成LSI已经广泛应用于多种生活场景中，例如车载、安防、家电等领域。常见的有：家电产品的说明/使用提示、安防的烟感报警，车载应用中的功能提示、安全提示等。

 
LAPIS Semiconductor(蓝碧石半导体)是专注于数字通信市场的整体硅芯片解决方案供应商，1961年作为OKI Electric Industry Co., Ltd.开始半导体制造，2008年(由OKI Electric Industry Co., Ltd.)分离重组，作为OKI SEMICONDUCTOR成为ROHM集团的一员，2011年更名为LAPIS Semiconductor。目前，其产品线主要包括：低功耗MCU、无线通信LSI、语音合成LSI、图像LSI、显示驱动器电池监控LSI和存储器LSI等。
 
在语音合成LSI方面，蓝碧石半导体的方案内置有通信接口、逻辑、存储器、放大器，可构建不依赖于主控MCU的语音输出系统。经历了40多年来的发展，蓝碧石半导体语音芯片在日本的销量占据业界第一，全球销量已经达到了一年1500万片。
 
为什么要在车载应用中使用语音合成LSI？

据罗姆半导体（上海）有限公司高级工程师佘梦怡介绍，传统语音方案采用MCU来实现，这种方案结构不仅需要大量部件，还会给主控MCU增加负荷，软件支持方面也需要耗费大量的工时。基于这一现状，蓝碧石半导体开发出了具有播放音异常检测功能的车载语音合成LSI“ML2253x系列”，主要适用于ADAS和AVAS（车辆接近警报装置）的语音输出系统。
 
ML2253x系列具有以下四大功能：
 
1．播放音异常检测功能

该功能会将扬声器输出的模拟信号重新转换为数字信号，并将其与LSI内部的播放数据进行比较，当检测到高于设置值的异常情况时，会将错误信号反馈至主控MCU。

2．可利用主控MCU进行FLASH存储器改写

在以往利用ROM烧写器进行的板上改写功能基础上，新增了通过主控MCU进行的改写功能。可以利用主控MCU经由SPI　I/F将数据写入内置FLASH存储器（ML22Q53x系列）或外置FLASH存储器（ML22530系列）。不仅可以在开发过程中改写语音数据，而且还可以在产品出厂后改写语音数据。使用该功能，还可以支持未来与互联网的紧密连接、逐步实现IoT的新一代汽车的需求。

3．采用HQ-ADPCM压缩方式，同时实现高音质和内存节省

高音质和节省内存之间存在着矛盾权衡关系，采用HQ-ADPCM压缩方式，可兼顾并同时实现了这两个优点。以往只能采用PCM压缩方式，音效和音乐在压缩时会严重劣化，或者只能不压缩。采用HQ-ADPCM方式后，即使将存储器容量压缩到以往压缩方式的1/5，也可以正常播放出流畅的声音。可以使用声音设备控制套件中的Speech LSI Utility，选择HQ-ADPCM压缩方式。

4. 具有车载LSI所需的各种功能

支持车载要求的高温工作（105℃）和汽车电子产品可靠性标准“AEC-Q100”。此外，还搭载了以往机型中搭载的短路检测、高温异常检测、命令传输错误检测等异常检测功能，这些功能也非常有助于提高车载语音输出系统的可靠性。
 
据了解，新产品已于2020年4月起开始出售样品（样品价格1,300日元/个，不含税），预计将于2020年7月开始量产，开发套件和参考板也同步开售。
 
车载、消费、工业等领域对语音合成LSI的需求不断提高
 
佘梦怡表示，响应性能对于警报声来说是非常重要的。现在车载市场上的新功能，像抬显等重要部分，主控MCU在工作时负荷都是非常大的，而且随着车载功能越来越多，给主控MCU带来的负荷会越来越重。通过硬件来实现语音播报会更加稳定可靠，LSI方案可在命令发送的5毫秒之内响应，进行语音播报。

现在车载、消费电子、工业设备等领域对语音合成LSI的需求都在不断的提高。蓝碧石半导体目前已经实现了部分产品的量产，预计今年下半年还会继续推出新产品。
 
据罗姆半导体（上海）有限公司技术中心主管姚玲玲介绍，车内语音市场大概有50亿日元的规模。由于车载市场技术门槛相对较高，有严格的AEC-Q100或是ISO 26262标准。针对ISO 26262，罗姆已经取得了流程认证，蓝碧石半导体可以协助客户进行性能认证。
 
未来的产品路线，除了保持高音质、高集成度的特性，因为考虑到民用市场空间也非常大，例如燃气报警器等应用，有着庞大的市场需求，下一步可能会推出相应的产品。
 
语音处理以往多采用MCU或DSP方案，采用LSI专用芯片加语音合成软件会不会成为未来的趋势？姚玲玲表示，出于安全性的考虑，建议使用单独的语音芯片。语音合成方面，还需要看系统需要实现什么功能，例如现在可以做到4096段的语音数据，如果未来还需要更多或更复杂的比如语音识别或其他功能，可能还需要搭配其它软件。