[原创] 罗姆集团车载语音合成LSI的实力
2020-06-04
14:00:31
来源: 半导体行业观察
语音合成技术是指通过机器自动将文字信息转化为语音的技术，该技术已经应用于各种场景。根据相关统计显示，全球语音合成技术市场规模虽然不大，但是它正以每年15%的复合增长率进行发展。
罗姆旗下的蓝碧石半导体在语音芯片领域有着40多年的经验，目前，其在日本的销量已占据业界第一，全球销量已经达到了一年1500万片。
据罗姆半导体（上海）有限公司技术中心高级工程师佘梦怡介绍，蓝碧石半导体的语音芯片内置了高音质的音频解码器、各种高性能滤波器、通信接口、存储器以及放大器等语音播放所需的部件。此外，蓝碧石半导体的语音芯片还搭载了同时发音功能以及故障安全检测功能。目前蓝碧石半导体的语音芯片已经在车载、安防、家电等一些领域得到了广泛应用。
在众多应用场景中，汽车领域是使语音合成芯片保持增长的动力之一。
据罗姆介绍，目前车内语音市场的规模大概在50亿日元左右。但相对其他市场来说，车载市场的入门门槛会高一点，相关产品需要满足AEC-Q100或者是ISO 26262标准。
除了要满足车规标准以外，伴随着人工智能时代的到来，车载语音的需求也有所变化。佘梦怡表示：“车载语音输出系统的市场现在随着自动紧急制动系统（AEBS）相关法律法规的实施以及现场市场上运用到的ADAS警告类型有所增加，车内语音的需求也随之增加。”
佘梦怡强调，尤其是用于警告的声音，它的响应性能十分重要，而且需要在极短的时间内做出反应。她表示：“在接收到警报播放命令之后，可以在5毫秒之内进行语音播报。”
这种响应速度是语音合成芯片所要面临的挑战之一。从目前市场中的解决方案来看，通过MCU来实现语音输出系统，这种方案的软件设计非常复杂，部件也会非常多，因此会造成很高的负荷。同时，主控MCU在进行语音播放之外的处理时，也可能会发生语音播报延迟的问题。从而贻误警报的播报时机。
此外，语音系统还必须要保障安全性。因此，故障检测功能也是未来车载语音产品中必不可少的一项功能。
针对以上车载语音市场所面临的挑战，蓝碧石半导体推出了语音合成LSI系列产品来帮助解决这些市场难题。
蓝碧石认为，通过硬件来实现语音播报会更加稳定可靠，因此其所推出的语音合成LSI全部由硬件组成，采用这种方式不会对主控MCU产生负荷，可以在接收到命令之后，5毫秒内进行语音播放。另外，其语音合成LSI中还内置语音播放所需的所有部件，这也可以削减整个系统整体的部件数量，从而降低成本。
根据市场对语音合成LSI的新需求，蓝碧石又于日前推出了新款具有播放音异常检测功能的车载语音合成LSI“ML2253x系列”。据介绍该产品所具有的四项特点，可以满足当前市场对语音合成LSI的需求。
播放音异常检测功能：
“ML2253x系列”新产品重新配置了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，这非常有助于提高语音输出系统的品质。
利用主控MCU进行FLASH存储器改写的功能：
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。
采用HQ-ADPCM压缩方式：
高音质和节省内存之间存在着矛盾权衡关系，新产品采用HQ-ADPCM压缩方式，兼顾并同时实现了这两个优点。据介绍，该算法是由蓝碧石半导体公司联合日本九州工业大学共同开发的，它可以在保持高音质和音效的同时，进行一个高压缩率的算法。对比以前通常所用的ADPCM算法和非线性PCM以及PCM算法，它的压缩率可以对比原文压缩到五分之一的大小。可以更加节省存储的空间，从而达到降低成本的目的。
车载用LSI所需的各种功能：
新产品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。
由于蓝碧石半导体的语音合成LSI中内置有通信接口、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，并可减少软件设计工时，因而在车载应用领域的应用越来越广泛。
当然，罗姆旗下蓝碧石半导体在语音合成LSI上取得的成绩不仅仅靠汽车这一个领域在推动。根据蓝碧石语音合成LSI的发展规划上看，公司已经在车载领域、消费电子、工业设备等领域已经做出了相关的布局。其在这些领域的新产品也将于今年下半年陆续面向市场而推出。据介绍，目前蓝碧石已经在量产的产品有ML22Q394、ML22Q563、ML22Q374、ML2256x、ML2282x、ML2286x等一些产品，这些目前在工业类设备、民生设备及车载仪表等一些设备上也均有所应用。
而针对中国车载领域而言，据蓝碧石介绍，现有的语音芯片在中国车载市场，特别是仪表盘上已有采用实绩。随着汽车安全性要求的提高，快速发声和AVAS的需求在中国也逐渐在增加。为了配合中国车载市场对语音芯片的需求，蓝碧石配备了完备的技术支持团队，可以提供包括录音、语音分析在内的从选型到量产的整套支持。
在走向智能化的洪流中，伴随着智能音箱等消费电子产品的出现，与语音相关的技术发展备受业界关注。语音合成LSI作为这其中的一个小众的细分领域市场，也将潜移默化地影响人们的生活。在这个新赛道上，各大厂商的表现也值得业界去关注。
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