便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品主要是指植入式、口服式、穿戴式的生理參數(shù)檢測(cè)和仿生系統(tǒng)等電子產(chǎn)品，系統(tǒng)級(jí)SoC(System on Chip)芯片作為這類產(chǎn)品的核心元器件，通常由信號(hào)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理、射頻模塊和電源管理等關(guān)鍵電路構(gòu)成。SoC芯片一般使用微小型電池供電，使得產(chǎn)品性能和連續(xù)工作時(shí)間受到嚴(yán)重影響。當(dāng)前，極低功耗成為推廣便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品應(yīng)用的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　近日，微電子所在“極低功耗系統(tǒng)級(jí)芯片”研發(fā)中取得重要突破，在專用集成電路與系統(tǒng)研究室主任黑勇研究員的規(guī)劃指導(dǎo)下，由陳黎明博士帶領(lǐng)的項(xiàng)目組圍繞863課題——“面向醫(yī)用集成電路的極低功耗數(shù)字信號(hào)處理器及電路實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究”，對(duì)系統(tǒng)級(jí)芯片的極低功耗技術(shù)展開研究。在本課題中成功研發(fā)了一款高性能的音頻信號(hào)處理器FlexEngine。FlexEngine為16bit ASIP結(jié)構(gòu)，采用5~7級(jí)流水線，使用雙哈佛存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，針對(duì)語音處理應(yīng)用擴(kuò)展蝶形算子，卷積，開方，除法等專用加速指令，可以根據(jù)不同的音頻應(yīng)用環(huán)境，定制個(gè)性化的音頻修復(fù)功能。主要實(shí)現(xiàn)了音頻多通道分離、聽力補(bǔ)償、噪聲消除、反饋回聲消除等核心音頻處理功能。該平臺(tái)在5MHz的頻率下，能夠滿足語音信號(hào)實(shí)時(shí)處理的需求，功耗僅為600μW。

　　基于以上成果，該項(xiàng)目組正在研究一種全新的異構(gòu)多核音頻信號(hào)處理平臺(tái)：以FlexEngine為主控核心，通過高效的片上互連機(jī)制，集成多個(gè)可配置的ASIC語音功能節(jié)點(diǎn)。該平臺(tái)提供一種靈活、通用的音頻應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，其先進(jìn)的硬件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了性能、功耗、靈活性和成本的最優(yōu)化折中。目前，該項(xiàng)目組已突破系統(tǒng)級(jí)芯片極低功耗的關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)的語音處理平臺(tái)性能和功耗指標(biāo)均達(dá)到業(yè)內(nèi)要求，為進(jìn)一步開展更高性能、更低功耗的音頻處理器研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化奠定良好的基礎(chǔ)。值得一提的是本項(xiàng)目的研究思路和研究成果可以推廣到其他便攜式醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)醫(yī)療儀器與設(shè)備行業(yè)的大發(fā)展，開創(chuàng)遠(yuǎn)程醫(yī)療和社會(huì)醫(yī)療保健嶄新的未來。

圖1 FlexEngine芯片（左）

FlexEngine測(cè)試環(huán)境（右）