更令人意外的是,这颗芯片直接挑战了计算机行业延续80年的核心架构,冯·诺依曼架构。它采用1988年的Nor Flash技术,却实现了AI峰值算力提升150倍,达到5G OPS级别,能直接驱动400万参数的神经网络。
一家做消费电子配件的企业,为什么突然闯进芯片领域?它选择的路径又为何与行业主流完全相反?这颗小芯片背后,暴露了AI时代端侧设备面临的最大矛盾:算力需求爆炸式增长,而电池、功耗、体积却严苛受限。
传统路径似乎走进了死胡同,安克却用一种“返祖”式做法打开了新空间。这条路能否走通,不仅关乎安克下一代耳机,还可能影响更多智能设备未来的本地AI能力。
计算机芯片长期遵循冯·诺依曼架构,这个1945年确立的设计,把存储和计算严格分开。处理器负责运算,内存负责存数据,每次计算都要把数据从内存搬到处理器,算完再搬回去。这种“搬运”在数据量不大的年代问题不大,但AI时代彻底变了样。
AI核心操作是大规模矩阵乘法,也就是海量的“乘加”运算。模型参数动辄百万、千万,每次运算都要频繁调用权重数据。搬运过程消耗了大量时间和能量,据估算,在很多AI任务中,数据搬运占到整体能耗的90%左右。这就是著名的“冯·诺依曼瓶颈”,也叫存储墙。
对耳机这样的设备来说,这堵墙尤其要命。耳机电池体积极小,却要承担越来越重的AI任务:主动降噪、空间音频、实时翻译、语音交互。传统芯片难以兼顾高算力和低功耗,设备要么续航差,要么功能受限,要么发热明显。行业面临的选择似乎只有两个:要么牺牲功能,要么接受糟糕体验。安克决定换一种思路。
他们把计算直接放到存储单元里完成,数据不用来回搬运。这就是存算一体架构。简单比喻,以前像厨房和冰箱分在两个房间,每次做菜都要跑来跑去;现在直接把灶台放到冰箱里,拿食材就能立刻处理,搬运环节彻底省掉。
安克实现这一想法的办法很务实,他们利用物理规律本身完成运算。根据欧姆定律,电流等于电压乘以电导。如果把输入信号对应电压,把存储的权重对应电导,那么流过的电流天然就是乘法结果。多个单元并联,电流自动完成加法。乘加运算由物理过程直接完成,中间没有多余的数据移动,能耗大幅降低。
关键在于存储介质的选择,业界有各种新兴内存技术,但安克选了1988年东芝发明的Nor Flash。这项技术比很多读者年龄都大,却有三个突出优势。
首先是非易失性,断电后数据依然保留,耳机休眠唤醒时无需重新加载模型,节省大量功耗。其次是结构特性。Nor Flash的并联结构适合随机访问,支持神经网络并行调用权重,浮栅设计还能实现多级电导,天然适合模拟权重存储。第三是工艺成熟。良率高、供应链稳定、成本可控,量产风险远低于很多实验室阶段的新材料。
安克没有去追最先进的制程,而是选择最匹配场景的老技术。这种做法体现出清晰的逻辑:从耳机端侧AI的功耗痛点出发,确定存算一体方向,再寻找最合适的存储介质。不是为了造芯片而造芯片,而是痛点驱动方案,方案定义芯片。
这颗芯片落在实际应用上,效果直接可见。在降噪场景中,传统方法靠工程师手动设定规则,难以应对复杂真实环境。神经网络可以从数据中自主学习规律。这颗芯片能实时处理7路麦克风加上骨传导传感器的信号,精确分离人声和环境噪声。即使在高分贝的演唱会现场,通话也能保持清晰。
更长远看,安克拥有充电宝、耳机、智能家居、安防、扫地机器人等丰富生态。这些设备都面临类似挑战:本地算力需求高、隐私敏感、电池受限。存算一体芯片提供低功耗、高算力、本地推理的能力,有望让更多设备摆脱对云端的依赖,实现真正实时的智能响应,同时数据不出本地。
当然,这条技术路线并非没有限制。
模拟计算受温度、电压波动影响,精度控制比纯数字运算更难。在量产中保证每颗芯片性能一致,是现实的工程挑战。软件生态也是难题。全球开发者习惯了冯·诺依曼架构的编程模式,存算一体需要新的工具链、模型适配和量化方法,生态建设需要时间。
此外,Nor Flash虽适合当前耳机场景,但未来是否能支撑更复杂模型,还需持续验证。安克能否在迭代中建立足够壁垒,也存在不确定性。
尽管存在这些问题,安克的尝试仍然具有重要意义。它证明芯片创新不一定只发生在最先进制程上,也不一定只由传统半导体巨头主导。一家消费电子公司可以用第一性原理,重新审视架构选择,从应用场景反推技术方案。
当行业都在沿着摩尔定律和先进制程狂奔时,安克选择了一条小路。这条路目前还不完美,但它在最苛刻的消费级设备上,给出了存算一体的一次实际回答。冯·诺依曼架构功不可没,却未必适合所有AI场景。数据搬运成本日益高企的今天,重新思考存储与计算的关系,成为必然趋势。
安克这颗芯片今天主要用于耳机,未来可能扩展到更多端侧设备。它提醒行业,技术路线没有唯一标准,最优解往往来自对具体痛点的精准匹配。中国企业正越来越多地向底层基础设施延伸,这种从应用反推底层的做法,或许会催生更多差异化创新。
这条小路最终能走多远,取决于后续的工程打磨、生态建设和迭代能力。但它已经开了一个头,让人看到在AI时代,端侧智能可能出现的新格局。后续发展,值得持续关注。
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