AI SoC#炬芯科技端侧 AI 处理器芯片：三核异构，存内计算

eeDesigner 2025-03-24 2768

描述

炬芯科技端侧 AI 处理器芯片产品主要为CPU+DSP双核异构高算力单芯片解决方案,现在主推的端侧 AI 处理器产品芯片有：ATS3607D 、 ATS3609D、ATS3619等。

具备高性能、高集成度、低功耗等特点，主要应用于智能办公类产品（如会议音箱）、智能家居、智能语音模块、智能录音笔、音效后处理模块设备等产品形态。炬芯科技擅长在低功耗的前提下提供高音质音频体验，该系列主要产品具有先进的高音质音频技术。产品集成了vad模块，内置了大容量DDR。方案上适配了多家业界知名的语音前处理算法和后处理音效算法。操作系统支持RTOS和Linux，以适应不同的应用场景的需求。具有快速启动，成本领先的优势。可成为低待机功耗、高语音交互性能的智能语音交互产品的理想选择。

*附件：炬芯科技端侧 AI 处理器芯片产品PDF.pdf

周正宇博士指出”Actions Intelligence”是针对电池驱动的端侧AI落地提出的战略，将聚焦于模型规模在一千万参数（10M）以下的电池驱动的低功耗音频端侧AI应用，致力于为低功耗AIoT装置打造在10mW-100mW之间的功耗下提供0.1-1TOPS的通用AI算力。也就是说”Actions Intelligence“将挑战目标10TOPS/W-100TOPS/W的AI算力能效比。根据ABI Research预测，端侧AI市场正在快速增长，预计到2028年，基于中小型模型的端侧AI设备将达到40亿台，年复合增长率为32%。到2030年，预计75%的这类AIoT设备将采用高能效比的专用硬件。

一、核心架构与技术创新

三核异构设计
- CPU ：ARM STAR-MC1 @ 204MHz，提供基础控制与任务调度能力。
- DSP ：Tensilica HiFi5 @ 420MHz，负责高精度音频信号处理与算法加速。
- NPU ：基于MMSCIM（模数混合SRAM存内计算）技术的AI-NPU，专为低功耗AI推理优化，支持稀疏模型加速。
- 协同计算 ：三核通过总线互联实现任务动态分配，兼顾算力弹性与能效比。
存内计算（CIM）技术
- 采用混合模拟/数字电路设计，直接利用SRAM进行矩阵运算，突破传统冯·诺依曼架构的“存储墙”瓶颈。
- 能效比达 6.4 TOPS/W@INT8 （密集模型），稀疏模型优化后可达 19.2 TOPS/W ，功耗仅毫瓦级。

二、关键性能参数

AI算力

理论峰值算力 ：132 GOPS（通用运算）。
专用NPU算力 ：100 GOPS（CIM NPU）。
支持的AI框架 ：兼容TensorFlow、PyTorch、ONNX等主流框架，提供ANDT工具链及算子库。
应用场景 ：声纹识别、环境音分类、多模态感知等端侧实时推理[。

音频性能

ADC/DAC ：
- 4路24-bit ADC，信噪比（SNR）>111dB，支持8通道同步采样。
- 2路24-bit DAC，SNR>113dB，总谐波失真+噪声（THD+N）≤-100dB。
动态采样率调整（ASRC） ：支持8通道，THD+N<-140dB，适用于复杂声场环境下的高保真音频处理。
接口扩展 ：支持多通道I2S（16通道@384kHz）、TDM、SPDIF等。

存储与连接

内存：集成3.168MB SRAM，支持eMMC/SD卡扩展。
高速接口 ：SPI（96MHz）、USB 2.0 HS、SDIO，满足多设备互联需求。
安全模块 ：硬件级AES-256/SHA-256加密、RSA2048签名、TRNG随机数生成。

功耗与封装

典型功耗 ：毫瓦级运行，适配电池驱动的IoT设备（如智能音箱、录音笔）。
封装：BGA13（6mm×5.5mm）、EPAD128（14mm×14mm）等，适用于紧凑型设计。

三、应用场景

消费级音频 ：智能音箱、TWS耳机，支持低延迟语音交互与环境降噪。
专业音频设备 ：数字调音台、舞台音箱，满足高保真音质与多通道处理需求。
AIoT边缘计算 ：智能家居中控、健康监测设备，实现本地化AI推理。

四、技术亮点总结

能效比突破 ：MMSCIM技术大幅提升算力密度，较传统CPU/DSP方案能效比提升数十倍。
音质与AI融合 ：HiFi5 DSP与NPU协同，兼顾专业级音频处理与智能化功能。
开发友好性 ：支持Soft SIMD自定义算子，适配多样化AI模型开发需求。

五、市场定位与进展

目标市场 ：聚焦10M参数以下的中小模型AIoT场景，如语音交互与健康监测。
客户进展 ：已与多家品牌客户进入协同开发阶段，预计2025年内实现终端产品落地。

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