无惧美“芯片法案”，港科大博士后团队改写助听芯片垄断局面

近日，美国总统拜登正式签署《芯片和科学法案》。该法案将为美国半导体研发、制造以及劳动力发展提供 527 亿美元（约合人民币 3558 亿元）巨额补贴的同时，明确要求获得补贴的半导体企业，未来 10 年内禁止在中国大陆新建或扩建先进制程的半导体工厂。由此，美国对中国发起的这场科技战已由“定点打击”——制裁华为、中兴、中芯等领先的中国本土科技企业，转变为全面封锁的“铁幕时代”——从制造设备、制程工艺、产业链等全方位遏制中国芯片行业的发展。“芯片法案”的签署生效，将倒逼国内半导体产业链企业加大科研投入，坚持自主研发，逐步建立自身的生态链及国产替代模式。而要实现我国半导体技术攻坚和自主可控的目标，核心关键在于产业人才——比如，梁孟松加入中芯后，仅用 3 年时间就完成了从28nm到7nm共五个世代的技术跨越。长期被欧美垄断的助听器行业也在近期传出好消息，来自国内的音科思博士后研发团队成功突破了欧美55nm芯片技术的专利垄断，直道超车实现28nm芯片技术跨越并成功量产上市。那么，这背后有着怎样的故事呢？助听器芯片受制欧美五大听力集团，港科大博士后团队采购遇挫公开资料显示，音科思成立于 2016 年，是一家聚焦音频技术和智能助听/辅听硬件领域的科创公司。由香港科技大学工程学院副院长、国际人体工学协会（IEA）院士苏孝宇教授和其学生张健钢共同创立。创始人苏孝宇教授在音频相关研究方面拥有 20 多年的教研经验，发表了 40 多篇期刊论文和 100 多篇审稿会议论文，是工业工程及生物医学工程领域的专家。创始人兼CEO张健钢本科毕业于“中国科技英才摇篮”的中国科学技术大学（中科大），硕士阶段师从苏孝宇教授，并正在攻读港科大博士学位。其在音频领域同样拥有超过 10 年的经验，致力于用最前沿的音频技术帮助听损人士。值得一提的是，音科思技术研发的核心团队成员均为学霸型的博士后研究员，来自清华大学、香港科技大学、日本名古屋大学、法国尼斯大学等国内外高校和研究机构，行业积累均达到 10 年以上，并且全部通过了助听器验配师职业资格四级认证，拥有深厚的学术研究背景和科研实力。团队主攻研究方向涵盖语音识别与合成，语音分析，深度神经网络音频处理，视听觉多模态整合，以及人工耳蜗电刺激仿真等，团队先后发表期刊及会议论文近 40 篇，获得多项PCT专利、中国认证专利、美国认证专利，并被授予了十余项科技创新荣誉。很多人不理解，助听器只是一个声音放大的设备，需要搭建如此专业的技术研发团队吗？事实上，小小的助听器，实际上却是一个具有高技术壁垒和市场壁垒的领域——技术方面，助听器的核心竞争壁垒来自硬件+软件的综合性优势，硬件的参数以及算法的优劣决定了助听器性能的好坏以及用户体验的优劣；市场方面，无论是国际还是国内，90%以上的市场份额目前均被欧美五大听力集团牢牢把持。事实垄断的市场规模和技术创新上的先发优势，欧美五大听力集团在助听器高端芯片领域形成了55nm专利技术垄断的局面，阻断了我国助听器技术的上升通路。实际上，音科思下定决心自主研发助听器芯片，一定程度上基于这个原因——据香港大公报报道，音科思尝试进入智能辅听耳机赛道之初，曾希望以采购高端助听器芯片+自研仿脑听觉核心算法的方式切入。然而，当音科思向这些巨头发出采购邀约之时，却只得到“不卖”的结果。毕竟理性的商业逻辑下，任谁愿意给自己培养和制造一个潜在的竞争对手呢？核“芯”技术直道超车，音科思引领助辅听行业进入智能化时代没有核“芯”技术，自然就要被对手遏制——这与美国出台“芯片法案”的“阳谋”如出一辙。如此背景下，音科思决心通过自主研发，实现助听器芯片技术的自主可控，并且在制程工艺、算法的能力与先进性超越对手。芯片行业是技术密集、人才密集的行业。背靠港科大强大的科研能力支撑，凭借自身技术基因以及强大研发团队，音科思耗时 3 年多时间的技术攻关，研发出属于音科思自主的芯片——“音科魔笛TM”。这颗芯片采用28nm先进制程工艺，不仅从技术层面上突破了国外传统助听器55nm芯片的专利垄断，还以更低的功耗实现了更高的性能，具备强大的处理计算能力，理论峰值算力可达 480Mhz，是欧美五大听力集团55nm芯片产品的 6 倍。在助听/辅听耳机行业的应用中，芯片的研发难点在于架构的设计。音科思自研的28nm芯片采用MCU+DSP技术架构方案，将芯片和算法的工程化结合，带来了更适配的性能和更优的算力和表现。从这个维度来讲，音科思在芯片技术的底层创新上，真正做到了从产品出发、由底层变革。而更优的架构，更低的能耗，更强的算力，这颗28nm芯片平台，赋予了音科思因应市场变化快速调整产品需求，导入自研算法方案以及持续开发更多的产品功能的能力。2020 年，搭载了音科思自研28nm芯片的风筝一代智能辅听耳机正式上市。正是基于这颗芯片的强大算力，音科思为该款辅听耳机嵌入了自研的仿脑听觉算法，智慧音频分离技术，以及更强大的降噪算法，甚至可实现软件算法的远程OTA升级迭代，将助/辅听设备带入了智能化时代。2022 年，音科思风筝二代产品上市，在算法和硬件层面做了全面的优化升级。硬件方面，风筝 KITE 2 配备了双麦克风阵列，在音科思专利核心算法的加持下，能准确计算和采集对话时声音的方位，在保护主方向目标语音的同时，消除环境中的各种干扰噪声，为听损用户带来更清晰的沟通体验。同时，风筝 KITE2 还加入了骨传导麦克风，专门负责自声抑制和消除，还原真实自然的听感。风筝 KITE2 采用了特制软硅胶鲨鱼鳍耳塞，佩戴舒适自然，极大减少堵耳感，为佩戴者带来更舒适的聆听体验。与此形成强烈对比的是，五大听力集团家族产品多数仍然采用十几年前的ASIC芯片方案，鲜有迭代升级。ASIC芯片在底层结构上完成了初步的产品定义，好处是稳定性较强。但是需要指出的是，基于ASIC的算法框架十几年来都没有新的突破，要进行迭代升级就需要从底层重新推翻、重新设计，耗时耗力。若只是从参数上进行调节，又因为ASIC 只支持固定算法+固定算法内参数调节，延展性较差，事实上已经难以满足用户新的需求。但对于处在市场垄断地位的五大听力集团而言，在没有竞争对手的情况下，使用成熟的ASIC芯片技术具有极低的边际成本，自然缺乏技术和产品创新动力。随着音科思28nm芯片技术的突破，以及国家对于芯片产业的持续投入，我们有理由相信，助听器行业将会很快迎来新的拐点。