价格降低30%，这家企业突破国产助听器芯片难题

中国目前有约1.2亿老人正逐渐失去听力。

在《中国听力健康现状及发展趋势》中，一组数据如此引人注意。然而，由于助听器价格高昂、验配流程极为复杂、产品功能有限，以及市场教育不足等因素，在庞大的听力障碍人群基数之下，却是仅寥寥数百万人实现了助听器佩戴的残酷现实——当前中国听障患者实际佩戴助听器人数不足6.5%。

尽管国产助听器厂商想要打破僵局，提升产品渗透率。但面对近九成被海外助听器巨头垄断的市场，厂商们仍有其无奈。他们必须首先跨过市场“专利技术”的高准入门槛，实现核心技术自主研发，然后才能进一步提升助听器设备性能，同时降低价格成本，最终让更多患者用上国产助听器设备。

5年前，江苏综艺集团旗下的南京天悦电子科技有限公司（以下简称“南京天悦”）注意到了这一问题：当前在助听器行业领域，全球领先的助听器品牌商均自主进行助听器芯片的研发设计，但国内助听器厂商由于起步较晚，芯片主要依靠美国安森美、IntriCon Corporation等厂家提供。若不尽快突破芯片这一核心技术，在助听器产品利润微薄的情况下，国内厂商只能沦为低端组装厂，产品成本更难以真正降低。核心技术一旦被国外垄断和掌控，国产助听器功能迭代及性能优化等均将受制于人。

芯片技术的突破无疑是解行业燃眉之急的关键，而南京天悦则是将此作为发展方向。

经过长时间的科研沉淀，南京天悦最终突破了大量集成电路和语音处理方面的关键技术难关，并取得相应知识产权，打造出HA系列多款数字助听器SoC芯片，填补了国产数字助听器专用芯片的空白。以此先发优势，以及稳定、成熟的产品，南京天悦与国内绝大多数客户进行了合作，芯片出货量已达数百万片。

作为数字助听器最关键的核心组件，芯片处理能力的优劣几乎决定了助听器性能的好坏。助听器中降噪、压缩、开放耳验配、无线技术、频谱重组、方向性技术、反馈抑制技术等都承载在这一块小小的芯片上。

不过，要真正实现芯片技术突破，尤为困难。在这个过程中，无论是长期的技术积累、多元的人才储备，还是充足的科研投入，均是不可或缺的关键。

南京天悦创始人杨栋毅为清华大学微电子与集成电路工程领域的专家，师从中国首枚密码芯片研制组组长、中国密码学会芯片技术委员会副主任、清华大学李志坚院士，且有着三十年科研、工程和商务实践经验，在低功耗、高复杂芯片领域具有丰富的科技创新和产业化成果。

成立之初，公司便组建了一支来自清华大学、东南大学、中科院等知名高校的低功耗芯片设计专家和算法精英团队，打造国产数字助听器芯片、算法和解决方案。值得一提的是，南京天悦芯片算法是与东南大学联合研发。东南大学助听器算法团队在该领域有着20余年的研发及科研成果转化经历，是国内研究数字助听器算法早、申请专利多，且出版了相关专著的算法团队。

多元人才的储备自然为南京天悦后续的发展奠定了基础，团队具有从芯片底层设计、助听器产品电路设计、MIC和授话器匹配、算法设计的全部技术，可以给用户提供全栈式技术支持。正因如此，在助听器核心底层技术被进口所垄断的情况下，南京天悦仍实现了自主的技术突破。

数字助听器并非简单的“语音放大器”，而是由扬声器、麦克风、可调节电位计、单节电池、拾音线圈、助听器专用SoC芯片等硬件，以及听力补偿算法等软件组成的设备。它需要通过从多个维度协调芯片及算法的设计以保证声音信号的准确性、清晰性、传输及时性。

首先，是较强的DSP计算能力。唯有赋予芯片DSP计算能力，才能保证子带分析与综合、宽动态范围压缩（WDRC）、降噪、啸叫抑制、场景识别等大计算量的语音信号可通过算法实时运行；

其次，是高实时性保证声音低延迟。通常需保证声音延迟在10ms以下，较高要求下为2-4ms；

再次，是高精度的软硬件处理过程。需保证较小的语音失真及降低噪声；

然后，是支持单级电池低电压运行；

最后，是严苛的低功耗要求。数字助听器设备唯有实现低功耗运行，才能够保证其长时间工作。一般情况下，整机运行电流需<2mA，包括推动扬声器（0.5~0.8mA）。

杨栋毅向动脉网表示，芯片研发是一项硬技术，核心难题就在于设计。芯片设计的关键，在于懂得如何将一个技术问题拆解为多个问题，并逐一进行突破。但突破后并不是万事大吉，还有更进一步的算法问题。毕竟芯片中运载的算法才是团队更需要通过长期的技术积累予以攻克的难关。两者结合在一起，则是难上加难。南京天悦破解这个技术难题的关键，就在于“算法在前，结构在后”。即先思考芯片需要实现的运算功能，再调过头设计芯片的本身架构。

秉承“算法在先，结构在后”的理念，南京天悦不仅携手东南大学成立了音视频系统与集成电路联合研发中心，对核心技术进行攻关，打造出系列助听器芯片。而且产品通过了中国电子技术标准研究院的技术指标检测，取得了市场广泛的应用。

2019年9月公司发布超低功耗数字助听器专用芯片——HA320D，填补了国产数字助听器商业化芯片的空白。后续又推出HA330G，并于2021年实现HA320D、HA330G芯片百万片级出货量。2022年，南京天悦再度突破，在硬件与算法上进行了重构创新，发布高算力、低延时、低功耗的专用SoC芯片HA601SC及HA631SC。

具体而言，南京天悦HA系列芯片拥有MCU+DSP双核架构，并行多数据通道DSP架构、双通道16位ADC，具有16位DAC+ClassD功放及超低功耗设计，可支持丰富外设，同时完成单片整机方案，该系列芯片拥有全部独立知识产权。

由南京天悦自主研发的HA330G便是一款高性能数字助听器DSP芯片。

该芯片在MCU+DSP架构下，采用二代16bitADC，用于“回声消除算法”的LMS自适应滤波计算硬件加速引擎，128点FFT专用硬件加速引擎，拥有8位SAR_ADC精度。Class-D驱动器最大声压级可达130dB。同时，该芯片内嵌一颗32位的RISC-CPU，以及一颗双MAC结构的DSP核，产品具备高效运算、多重功能、可拓展、高采样精度、等效输入噪声、谐波失真度低等特点。

尤为值得一提的是，南京天悦全新数字助听器专用SoC芯片HA631SC。

HA631SC是一款专为TWS/蓝牙助听器打造的芯片。该芯片采用全新小型化封装（5.3mm*3.9mm*0.95mm），集成度高，支持单芯片方案，并实现了国产芯片支持32通道独立调节。具有32位MCU+双MAC结构的DSP架构，核内内置多通道DMA控制器和多运算加速器，可进行SIMD运算。配合DMA，产品可实现快速、高效的运算响应。其低功耗设计，可实现整机功耗<1.5mA。且CPU可在低时钟、低电压下运行，消除无效功耗，具有指令丰富易用、执行效率高的特点。

另外，芯片独家开放I²S数字音频专用接口，确保良好音频传输效果的同时内置了数学运算库、数字信号处理库和算法库。其中，算法库包括多通道宽动态范围压缩、语音增强、啸叫检测、回声抑制、均衡器等，可满足中高端数字助听器的功能与指标要求。算法则是由智能验配算法、方向性语音增强算法、自适应噪声抑制算法、回声消除算法四大核心部分构成。

通过32通道宽动态范围压缩（WDRC）技术精准调音，可准确地匹配患者听力损失，提高听损人群适配性。基于空间滤波器的方向性语音增强有效区分语音与噪声，增强目标音源，为清晰拾音提供充足条件。同时，根据用户特征和环境参数，南京天悦团队优化了助听器言语补偿和助听器验配等模型，实现实时分析语音和噪声的时频特性，采用自适应估计算法有效地抑制噪声，高效降噪，提高患者可懂度。

此外，该芯片支持手机APP验配及PC端验配。传统助听器依靠听力专家的验配经验和专业技能来调配算法参数以尽可能达到最佳的工作状态。这种完全依靠专家水平的验配方法低效且具有一定局限性。面向当前免验配和自验配助听器的设计需求，南京天悦团队依据自身产品特性，结合患者的听力图和声音偏好，设计验配公式；同时基于用户反馈进行个性化修正，设计快速有效的验配参数修正方法。配合蓝牙技术将数字音频直接传输到助听芯片，实现移动端自由操控助听设备。在通话过程中支持声音放大，满足用户多媒体的使用需求。

除芯片等核心技术外，南京天悦还为客户提供了电路设计、声学性能调试、验配软件使用、验配参数设置等全方位的技术支持服务，以及功能全面的图形化配置。产品无需厂商进行任何代码层面开发，即可完成引脚功能定义、声学调校、算法开关等诸多设置。同时，可根据客户的要求，进行产品应用在内的定制化设计。

据了解，南京天悦通过多年技术积淀，秉持国内厂商一贯以来的价格低、服务好的产品理念，对比国外同性能竞品，芯片价格低30%以上。这不仅为国内助听器厂商提供了更高性价比的选择，也为国内助听器行业的发展注入了新的活力。

在谈话最后，杨栋毅表示：“未来，南京天悦将继续加大研发投入，推出更多功能强大、性能优异、价格合理的助听器芯片产品。公司新一代55纳米高性能芯片即将上市，将为广大听障人士提供更好的听力服务，为国产芯片的创新和发展做出更多贡献。”