便攜式醫(yī)療電子產品主要是指植入式、口服式、穿戴式的生理參數(shù)檢測和仿生系統(tǒng)等電子產品，系統(tǒng)級SoC(System on Chip)芯片作為這類產品的核心元器件，通常由信號采集、模數(shù)轉換、信號處理、射頻模塊和電源管理等關鍵電路構成。SoC芯片一般使用微小型電池供電，使得產品性能和連續(xù)工作時間受到嚴重影響。當前，極低功耗成為推廣便攜式醫(yī)療電子產品應用的主要技術挑戰(zhàn)。

近日，微電子所在“極低功耗系統(tǒng)級芯片”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)劃指導下，由陳黎明博士帶領的項目組圍繞863課題——“面向醫(yī)用集成電路的極低功耗數(shù)字信號處理器及電路實現(xiàn)關鍵技術研究”，對系統(tǒng)級芯片的極低功耗技術展開研究。在本課題中成功研發(fā)了一款高性能的音頻信號處理器FlexEngine。FlexEngine為16bit ASIP結構，采用5~7級流水線，使用雙哈佛存儲結構，針對語音處理應用擴展蝶形算子，卷積，開方，除法等專用加速指令，可以根據(jù)不同的音頻應用環(huán)境，定制個性化的音頻修復功能。主要實現(xiàn)了音頻多通道分離、聽力補償、噪聲消除、反饋回聲消除等核心音頻處理功能。該平臺在5MHz的頻率下，能夠滿足語音信號實時處理的需求，功耗僅為600μW。

基于以上成果，該項目組正在研究一種全新的異構多核音頻信號處理平臺：以FlexEngine為主控核心，通過高效的片上互連機制，集成多個可配置的ASIC語音功能節(jié)點。該平臺提供一種靈活、通用的音頻應用開發(fā)環(huán)境，其先進的硬件架構實現(xiàn)了性能、功耗、靈活性和成本的最優(yōu)化折中。目前，該項目組已突破系統(tǒng)級芯片極低功耗的關鍵技術，研發(fā)的語音處理平臺性能和功耗指標均達到業(yè)內要求，為進一步開展更高性能、更低功耗的音頻處理器研發(fā)和產業(yè)化奠定良好的基礎。值得一提的是本項目的研究思路和研究成果可以推廣到其他便攜式醫(yī)療電子應用領域，促進醫(yī)療儀器與設備行業(yè)的大發(fā)展，開創(chuàng)遠程醫(yī)療和社會醫(yī)療保健嶄新的未來。

圖1 FlexEngine芯片（左）

FlexEngine測試環(huán)境（右）