助聽(tīng)器背后的芯片創(chuàng)新——小器件，大藍(lán)圖

隨著人口老齡化和聽(tīng)力損失人群的增加，我國(guó)助聽(tīng)器市場(chǎng)需求逐步被激發(fā)，近年來(lái)保持持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在普通消費(fèi)者觀念中，過(guò)去也許很少將助聽(tīng)器和“專業(yè)化”、“智能化”這些特點(diǎn)聯(lián)系到一起。那么，隨著整體醫(yī)療設(shè)備和半導(dǎo)體技術(shù)的演進(jìn)，助聽(tīng)器將呈現(xiàn)出哪些智能特點(diǎn)？背后又有哪些關(guān)鍵技術(shù)在驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新？

在前不久的北京國(guó)際聽(tīng)力學(xué)大會(huì)上，安森美（onsemi）工業(yè)醫(yī)療智能部門亞太區(qū)高級(jí)營(yíng)銷經(jīng)理?xiàng)钫埥邮芰?lt;與非網(wǎng)>專訪，就業(yè)界關(guān)注的助聽(tīng)器關(guān)鍵創(chuàng)新、半導(dǎo)體技術(shù)趨勢(shì)等問(wèn)題進(jìn)行了深入解讀。

數(shù)字助聽(tīng)器，功能、類型“雙創(chuàng)新”

助聽(tīng)器作為一種補(bǔ)償聽(tīng)力損失的小型擴(kuò)音設(shè)備，也是目前相對(duì)經(jīng)濟(jì)且使用廣泛的聽(tīng)覺(jué)輔助設(shè)備，在我國(guó)發(fā)展了約60多年，國(guó)外則起步更早，已有長(zhǎng)達(dá)150多年的發(fā)展史。

助聽(tīng)器主要有兩種類型：模擬助聽(tīng)器和數(shù)字助聽(tīng)器。傳統(tǒng)的模擬助聽(tīng)器通過(guò)放大聲音來(lái)幫助聽(tīng)力受損者恢復(fù)聽(tīng)力，但由于技術(shù)限制，這種助聽(tīng)器的音質(zhì)和效果有限。而數(shù)字助聽(tīng)器則可以通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理來(lái)對(duì)聲音進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使其更加適合聽(tīng)力受損者的需求。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展后，數(shù)字助聽(tīng)器越來(lái)越多元化，衍生出多種附加功能，如噪聲抑制、藍(lán)牙連接等，產(chǎn)品類型上還發(fā)展出了輔聽(tīng)器、骨傳導(dǎo)助聽(tīng)器等。

楊正龍表示，助聽(tīng)器最基本的原則就是聽(tīng)得清、聽(tīng)得懂、可交流。在這些訴求背后，助聽(tīng)器芯片的架構(gòu)和工藝都發(fā)生了根本變化：首先，多核是顯著特點(diǎn)，從多年前的雙核、到大約5年前的四核，再到安森美去年發(fā)布的Ezairo 8300，已經(jīng)擁有了六核架構(gòu)；其次，制造工藝從多年前的130nm，到前幾年的65nm，再到Ezairo 8300已經(jīng)達(dá)到了22nm。這些技術(shù)升級(jí)，都推動(dòng)了助聽(tīng)器芯片的集成度越來(lái)越高、性能越來(lái)越強(qiáng)，能夠滿足市場(chǎng)上功能全面、多樣的專業(yè)級(jí)應(yīng)用需求。

Ezairo8300平臺(tái)

TWS輔聽(tīng)器入局，助聽(tīng)器如何繼續(xù)發(fā)展？

去年，美國(guó)FDA確定了一項(xiàng)新規(guī)則，建立了一個(gè)新的非處方（OTC）助聽(tīng)器類別，允許OTC助聽(tīng)器在商店或網(wǎng)上直接出售給輕度或中度聽(tīng)損患者。新規(guī)給聽(tīng)損患者帶來(lái)便利的同時(shí)，也給很多TWS廠商燃起新希望。正逢TWS耳機(jī)的爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)放緩, 向更細(xì)分、聚焦的場(chǎng)景發(fā)展成為眾多廠商共識(shí)。并且，蘋果AirPods Pro 2已加入了基本的輔聽(tīng)功能，更加給TWS輔聽(tīng)器廠商帶來(lái)信心。

安森美如何看待助聽(tīng)器和TWS輔聽(tīng)器的應(yīng)用？楊正龍認(rèn)為，相比此前需要專業(yè)機(jī)構(gòu)的處方才能購(gòu)買助聽(tīng)器，新規(guī)使得助聽(tīng)器的獲取渠道更靈活，患者獲得了更多便利。但是，這種類型的助聽(tīng)器產(chǎn)品，只能滿足輕度或中輕度患者需要。聽(tīng)損嚴(yán)重的患者，如果想真正獲得良好的使用感受，還是需要進(jìn)行定制，就好比配眼鏡一樣，通過(guò)定制、驗(yàn)配才能達(dá)到更為精準(zhǔn)、舒適的使用感受。

楊正龍強(qiáng)調(diào)，不少人對(duì)于聽(tīng)力損失存有誤解，以為任何助聽(tīng)器都能夠解決聽(tīng)力上的不足，恢復(fù)到和正常聽(tīng)力一樣。但實(shí)際上，聽(tīng)力是件很復(fù)雜的事，助聽(tīng)器作為醫(yī)療級(jí)的產(chǎn)品，不能用消費(fèi)產(chǎn)品的心態(tài)來(lái)做。

由于語(yǔ)音環(huán)境非常復(fù)雜多樣，常常需要在安靜和嘈雜環(huán)境中切換，因此助聽(tīng)器絕不是一成不變地放大聲音信號(hào)。而是需要將聽(tīng)損患者聽(tīng)不到的小聲進(jìn)行放大、覺(jué)得刺耳的大聲進(jìn)行壓縮。這其中，算法技術(shù)非常關(guān)鍵，這也是安森美多年來(lái)主要投入的領(lǐng)域。其次，助聽(tīng)器關(guān)系到溝通交流的效果，過(guò)高的時(shí)延會(huì)影響交流效果，因此實(shí)時(shí)性很重要；此外，助聽(tīng)器作為一種小型化設(shè)備，低功耗技術(shù)始終是主要方向。楊正龍認(rèn)為，上述三點(diǎn)都是助聽(tīng)器重要的技術(shù)趨勢(shì)，也是安森美多年來(lái)進(jìn)行深耕、形成優(yōu)勢(shì)積累的領(lǐng)域。

趨勢(shì)：無(wú)線化、智能化、小體積

據(jù)介紹，安森美作為行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的助聽(tīng)器芯片供應(yīng)商，擁有30多年的助聽(tīng)器芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。從其近年來(lái)的創(chuàng)新方向來(lái)看，無(wú)線化、智能化、更小體積等都是助聽(tīng)器的重要趨勢(shì)。

在北京國(guó)際聽(tīng)力學(xué)大會(huì)上，安森美展示了一系列先進(jìn)的專業(yè)數(shù)字助聽(tīng)器/OTC輔聽(tīng)方案，包括Ezairo 7160、Ezairo 8300、J11/J10低功耗藍(lán)牙無(wú)線OTC等平臺(tái)。

Ezairo 7160、Ezairo8300是中高端專業(yè)數(shù)字助聽(tīng)器解決方案。其中Ezairo 7160 SL是基于DSP的開(kāi)放式可編程混合模塊，集成度高。Ezairo 7100 DSP、超低功耗藍(lán)牙5無(wú)線電SoC RSL10、2 MB EEPROM(EA2M)和無(wú)源器件集成在6.8mm*3.94mm*1.1mm的小封裝中。

Ezairo 7160 SL則是高端BLE助聽(tīng)器方案，使用了安森美遠(yuǎn)程麥克風(fēng)BLE音頻流協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)與電視盒子進(jìn)行直接音頻流傳輸；使用MFi蘋果專屬BLE音頻流協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)與蘋果設(shè)備進(jìn)行直接音頻流傳輸；使用ASHA安卓專屬BLE音頻流協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)與安卓設(shè)備進(jìn)行直接音頻流傳輸；雙耳用戶可實(shí)現(xiàn)雙耳同步功能，自動(dòng)同步左右耳助聽(tīng)器相關(guān)參數(shù)以達(dá)到雙耳舒適聆聽(tīng)的效果。除此之外，還支持電腦端使用Noahlink wireless或RSL10 dongle或第三方BLE dongle實(shí)現(xiàn)無(wú)線驗(yàn)配；支持手機(jī)端無(wú)線驗(yàn)配，并提供安卓與IOS的示例代碼等。

Ezairo 7160 SL固件以及硬件結(jié)構(gòu)

Ezairo 8300擁有六核架構(gòu)，內(nèi)置一顆NNA神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，可解決AI離線計(jì)算的需求，在低功耗狀態(tài)下能夠進(jìn)行語(yǔ)音喚醒、調(diào)整音量、基本參數(shù)調(diào)整等本地處理，甚至可以根據(jù)用戶聽(tīng)力曲線和使用情況，結(jié)合用戶使用助聽(tīng)器的習(xí)慣，通過(guò)深度學(xué)習(xí)的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)適配功能。另外，傳統(tǒng)的環(huán)境場(chǎng)景分類功能靠特定算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有深度學(xué)習(xí)的機(jī)制，而如果有了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，環(huán)境分類算法就會(huì)更靈活，可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的環(huán)境場(chǎng)景識(shí)別和切換。

OTC/TWS耳機(jī)輔聽(tīng)解決方案方面，安森美重點(diǎn)展出了J10無(wú)線OTC助聽(tīng)器模組、J11無(wú)線OTC助聽(tīng)器等產(chǎn)品平臺(tái)。

J10無(wú)線OTC助聽(tīng)器模組采用4mm*3.5mm*0.75mm超小封裝，無(wú)需外圍，上電即可工作，是一體化硬件模塊，適合多種應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，具備超低功耗BLE 5.2藍(lán)牙技術(shù)等特性。并且集成了Pre-configure助聽(tīng)算法固件完整方案，支持無(wú)線驗(yàn)配，支持8通道WDRC算法，支持低延時(shí)，支持AI語(yǔ)音降噪技術(shù)，AGC自動(dòng)增益控制，支持Feedback嘯叫抑制算法，以及支持高通濾波算法，提供手機(jī)APP/微信小程序，提供原理圖，固件等交鑰匙完整設(shè)計(jì)方案。

J10仿真效果圖

J11無(wú)線OTC助聽(tīng)器平臺(tái)基礎(chǔ)算法有定制化最大到8通道WDRC，支持低延時(shí)，支持AI語(yǔ)音降噪技術(shù)，AGC自動(dòng)增益控制，支持Feedback嘯叫抑制算法，64通道EQ定制，自適應(yīng)濾波器，低功耗音頻傳輸協(xié)議等。性能特點(diǎn)有16kHz采樣率，音頻傳輸電流1.2mA，助聽(tīng)模式1.44mA，1.61mA BLE+HA模式，15ms聲音延時(shí)，電視伴侶15米距離的音頻傳輸，可充電，純音測(cè)聽(tīng)，自動(dòng)驗(yàn)配，遠(yuǎn)程麥克風(fēng)等。

J11無(wú)線OTC助聽(tīng)器平臺(tái)

AI+助聽(tīng)器，智能化是重要方向

楊正龍認(rèn)為，助聽(tīng)器芯片和算法的融合發(fā)展非常關(guān)鍵。其中，算法從最初簡(jiǎn)單地對(duì)聲音進(jìn)行放大，發(fā)展出降噪算法、嘯叫抑制算法，再到現(xiàn)在的人工智能算法，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的創(chuàng)新。算法的革新始終在推動(dòng)著更好的用戶體驗(yàn)，同時(shí)，芯片給了算法越來(lái)越多的硬件支撐，二者共同驅(qū)動(dòng)了助聽(tīng)器的升級(jí)迭代。

如今，人工智能已經(jīng)在助聽(tīng)器領(lǐng)域開(kāi)始探索應(yīng)用，比如Ezairo 8300，就是通過(guò)引入人工智能，可以提升對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的自動(dòng)切換，并增加了自動(dòng)偵測(cè)語(yǔ)音陣列，能夠更好地讓使用者接收到有價(jià)值的語(yǔ)音而不受環(huán)境噪音的干擾。

特別是在對(duì)不同聲音場(chǎng)景的認(rèn)知方面，楊正龍認(rèn)為這是可以通過(guò)AI模型訓(xùn)練來(lái)達(dá)到更好效果的，前提是模型要足夠通用，再通過(guò)多種多樣的聲音場(chǎng)景進(jìn)行訓(xùn)練，從而達(dá)到自適應(yīng)、自動(dòng)校準(zhǔn)，給聽(tīng)損患者帶來(lái)更好的聽(tīng)覺(jué)感受和佩戴便利。

“聽(tīng)力受損是不可逆的，惡化還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的交流障礙、導(dǎo)致老年癡呆等癥狀，助聽(tīng)器其實(shí)是聽(tīng)損患者非常好的工具?！睏钫埍硎?，“助聽(tīng)器將更好地融入智能化生活，越來(lái)越符合人們的使用習(xí)慣和需求，提供更為全面和專業(yè)的功能。”