为ADAS高品质语音输出系统而生,支持AEC-Q100的车载语音合成LSI

日期:2020-05-29


PSDC主编刘洪
 

 
日前,全球知名半导体厂商ROHM集团旗下的蓝碧石半导体股份有限公司(LAPIS Semiconductor Co., Ltd.,以下简称“蓝碧石半导体”)举办支持AEC-Q100车载语音合成LSI“ML2253x系列”线上产品发布会,会上介绍了刚推出的车载语音合成LSI“ML2253x系列”产品,并演示了ML22530x系列的DEMO板。
罗姆半导体(上海)有限公司高级工程师佘梦怡女士表示,这款新产品非常适用于ADAS(高级驾驶辅助系统)和AVAS(车辆接近警报装置)的语音输出系统。由于新的语音合成LSI中内置了通信接口、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。
 
车载语音输出市场趋势和挑战
近年来,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和存在已经变得非常重要,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。佘梦怡在介绍车载语音输出系统的市场发展趋势时表示,随着自动紧急制动系统(AEBS)相关法律法规的实施以及ADAS的应用,语音警告类型不断增加,对车内语音的需求也随之增加。今天,语音输出系统在确保车辆安全方面正发挥着非常重要的作用,因此需要切实可靠快速地发出语音。她强调,用于警告音的声音需要优异的响应性能,在确保常规的车载品质基础上,系统必须有效地确保整个车载系统的安全性。因此,故障检测功能作为规避风险预案而备受瞩目。
在回答记者关于新产品是否适用于没有声音的电动车时,罗姆半导体(上海)有限公司技术中心主管姚玲玲女士说,首先路边行人听到的声音其实就是AVAS(汽车声音警报系统)的声音,如果是电动汽车的AVAS是可以使用的,唯一跟车内的区别在于,因为要让行人听到所以声音比较大,需要外接功放。其实这个问题比较普遍,车外为什么要播放声音,就是因为电动汽车低速行驶时没有声音很安静,对行人有一个安全上的威胁。
接踵而至的挑战是,以往通过MCU来实现语音输出系统,软件设计非常复杂,不仅需要大量部件,而且还会给主控MCU施加高负荷,所以采取措施规避风险和系统变更时的软件支持方面需要耗费大量的工时。另外,主控MCU正在进行语音播放之外的处理时,无法进行语音播放,可能会发生语音播放延迟问题。而蓝碧石半导体新推出的语音合成LSI就是针对这些问题的解决方案。
她将蓝碧石半导体的新产品系列与传统MCU实现方法进行了对比,结果是新产品不仅可以减少主控MCU的软件设计工作,而且还能在构建语音输出系统同时,利用播放音异常检测功能检测出语音问题,有助于进一步提高语音输出系统的品质。
 

 
据介绍,在车载应用中使用语音合成LSI的优势有四,一是响应性能对于警报声的语音播放来说非常重要,LSI可以在发送播放命令后5ms内播放语音;二是通过硬件实现语音功能可以更稳定地运行,与通过MCU播放语音相比,主控MCU和系统的负荷更小;三是内置语音播放所需的部件,可削减系统整体的部件数量。
 
何谓语音合成LSI?
佘梦怡解释了什么是语音合成LSI,它是一种直接连接到扬声器并仅需发送简单的命令即可播放语音的IC。其特点包括: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;功能丰富,搭载发音功能及“故障安全(Fail Safe)”功能。


在语音合成LSI应用领域,蓝碧石半导体的产品在各种生活场景中发挥着积极作用。其语音合成LSI全球销量达1,500万片/年,车载领域为300万片/年,消费电子领域为1,200万片/年。在日本国内份额排名第一,历经40余年,技术实力深得客户信赖。


 
四大功能大幅提升车载语音输出系统品质
新产品车载语音合成LSI“ML2253x系列”有两个产品:ML22Q53x(内置FLASH,2M/4M/16M)和ML22530(外置存储器,最大128M),均符合AEC-Q100标准,具有播放音异常检测等丰富的故障检测功能;搭载串行音频I/F(I2S);振荡器的RC内置外置可选;10kΩ驱动时支持线路放大器输出;超过130档的音量调节功能。
佘梦怡详细介绍了这些产品的几大功能。
第一是具有播放音异常检测功能,有助于提高语音输出系统的品质。OEM厂家一直以来的烦恼是没有一种能够提高车载语音输出系统品质的更好方法。新产品可以检测出模拟电路的异常,并反馈给主控MCU;使用该功能可以检测出声音卡顿等播放音异常情况,有助于进一步提高车载语音输出系统的品质。



第二,该系列产品配备了提高开发便利性的功能,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改写FLASH存储器内所有数据的功能。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。



第三是采用HQ-ADPCM压缩方式,既实现了高音质又节省了内存。高音质和节省内存之间存在着矛盾权衡关系,而新产品采用HQ-ADPCM压缩方式,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,或者只能放弃压缩。而新产品通过采用HQ-ADPCM方式,即使将存储器容量压缩到以往16bit PCM压缩方式的1/5,也可以正常播放出更清晰流畅的声音,再现性更加出色。此外,还可以使用声音设备控制套件中的Speech LSI Utility,将语音数据的压缩方式转换为HQ-ADPCM。



第四是新产品具有车载用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。


 
关于记者针对两款产品的应用场景问题,姚玲玲表示,ML22Q53X和ML22530的应用场景是一致的,主要是快速发声场合,它的一个主要区别是内置FLASH和外接FLASH,后者比较灵活,对于汽车的定位或类型没有特别要求,客户可以根据需要自主选择,如车载客户会有自己比较顺手的FLASH,只需要根据功能做出选择。
 
选择蓝碧石的理由
据介绍,蓝碧石半导体于2008年10月从冲电气工业集团分离出来,成为ROHM集团旗下的一员。2011年10月,公司名称变更为现在的“蓝碧石半导体股份有限公司”。通过持续完善公司擅长的技术,蓝碧石不断挑战新技术创新,创造有吸引力的产品,业务包括逻辑LSI、存储器LSI、显示用驱动器的开发、制造、销售及代工。蓝碧石始终将产品质量放在第一位,无论遇到多大的困难,都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品,并为文化的进步与提高作出贡献。
蓝碧石的高品质、高可靠性体现在世界一流的工艺成品率和车载级品质。多种工艺选择涵盖低功耗、高耐压、电源系统、存储器混载逻辑;特殊电路板工艺(SOI、SOS);WL-CSP(晶圆级芯片尺寸封装)。抗灾害型生产体制,如地震紧急预警联动系统、尽早复工用的自备基础设施,可确保主要材料的库存和合理的产品库存。
该公司的四大核心技术是低功耗技术(通过低功耗MCU,助力系统进一步节能);高频电路技术(通过Bluetooth® LE、Sub-GHz、LPWA、无线供电,引领IoT行业发展);数字模拟混载技术(支持从家电、住房到车载等广泛应用的语音合成LSI,以及广泛应用于从车载到电视、智能手机等显示器的图像LSI/显示器驱动器,还有采用高耐压工艺,非常适用于配备多节锂离子电池设备的电池监控LSI);存储器设计技术(从玩具到车载领域,可满足多样化的规格需求的存储器LSI);以及通过多种工艺选择,满足客户多样化需求的晶圆代工服务。
据透露,新产品已于2020年4月起开始出售样品,预计将于2020年7月开始量产。另外,本产品的开发套件和参考板也与本新闻稿的发布同步在AMEYA360上开始网售。针对这次发布的新产品,蓝碧石半导体还展示了一款开发工具“SDCK3”声音设备控制套件,使用该工具可以执行从创建语音数据到创建/写入/试听语音合成LSI的ROM数据等一系列操作。将SDCK3和另售的参考板相结合,可以进行从硬件到软件的一系列评估。
 

未来发展
蓝碧石半导体正在面向新的车载领域、消费电子/工业设备等领域开发新产品,预计于2020年下半年还将有新品发布。我们期待蓝碧石继续开发语音合成LSI产品,满足市场多样化的需求,减少语音相关产品的工程师们的设计工时,给更多人带来舒适和便利的生活。


 
www.lapis-semi.com/cn
 

订阅我们的通讯!

电子邮件地址