中國DSP芯片行業(yè)發(fā)展趨勢分析 可編程DSP芯片將是未來主導(dǎo)產(chǎn)品

• 袁靜美 2023年9月14日 來源：中研網(wǎng) 1085 69
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中國DSP芯片行業(yè)發(fā)展趨勢分析

DSP芯片應(yīng)用場景：

1、數(shù)字通訊

圖像及語音信號產(chǎn)生的信息量巨大，而隨著無線通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸量日益增大，使用CPU處理數(shù)據(jù)不能滿足需求，需要使用專門的數(shù)字信號處理器即DSP，才能實現(xiàn)快速編解碼。

2、視頻監(jiān)控及視頻電視

現(xiàn)在視頻監(jiān)控及電視分布越來越廣泛、清晰度日益增高，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量日益增大，需要對獲取的信息量進(jìn)行快速分析和處理。

3、機器控制、無人駕駛及無人機

面向數(shù)字控制、運動控制領(lǐng)域是DSP芯片一個重要領(lǐng)域，如磁盤驅(qū)動控制、引擎控制、馬達(dá)控制、電力系統(tǒng)控制、數(shù)控機床控制、打印機噴繪機控制。工業(yè)機器人在工作中需要處理大量的數(shù)據(jù)，隨著工業(yè)機器人的應(yīng)用日益廣泛和普及，DSP芯片在這方面的應(yīng)用越來越多，重要性和經(jīng)濟性都會得到體現(xiàn)。

4、儀器儀表

現(xiàn)在的儀器儀表越來越智能，處理精度和速度要求越來越高，需要處理的數(shù)據(jù)也越來越大，因此高精度儀器儀表是DSP芯片的一個重要應(yīng)用場景。

5、醫(yī)療生物領(lǐng)域

DSP芯片是一種特殊優(yōu)化的數(shù)字信號芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集和同步數(shù)據(jù)分析，非常符合醫(yī)療領(lǐng)域的特點，如心電采集，超聲設(shè)備領(lǐng)域、X光及CT設(shè)備數(shù)據(jù)處理，由于其并行處理數(shù)據(jù)的特點，在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域也將大有可為。

6、軍事國防領(lǐng)域

由于戰(zhàn)場雷達(dá)信號、紅外信號、視頻、圖像及語音數(shù)據(jù)多種數(shù)據(jù)需要處理、加密抗干擾互相通訊等多種需求，數(shù)據(jù)處理量巨大，需要組建高速動態(tài)專設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺，如美軍用現(xiàn)用LINK數(shù)據(jù)鏈及最新型的TTNT技術(shù)，高性能專用DSP芯片必不可少。

國內(nèi)外DSP芯片市場：

目前，DSP芯片制造商主要有3家：德州儀器、ADI和摩托羅拉公司，其中TI公司獨占鰲頭，占據(jù)絕大部分的國際市場份額，ADI和摩托羅拉公司也有一定市場。

德州儀器公司是DSP業(yè)界公認(rèn)的龍頭老大，公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010，由于TMS320系列DSP芯片具有價格低廉、簡單易用、功能強大等特點，所以逐漸成為目前最有影響、最為成功的DSP系列處理器。

TI公司的DSP產(chǎn)品主要應(yīng)用范圍在機器視覺、航空電子和國防、尺寸、重量和功耗(SWAP)、音頻、視頻編碼/解碼與生物識別領(lǐng)域。

ADI產(chǎn)品主要包括ADSP-21xx、SigmaDSP音頻處理器、電視用SigmaDSP處理器、通用DSP產(chǎn)品Blackfin，以及SHARC系列浮點DSP。目前，ADI公司有六款主打產(chǎn)品，分別應(yīng)用在語音處理、圖像處理、過程控制、測控與測量等領(lǐng)域。

摩托羅拉公司也是全球較大的DSP芯片生產(chǎn)商，其產(chǎn)品包括定點的和浮點的，專用的和通用的，16位和24位以及32位。DSP芯片主要應(yīng)用于語音處理、通信、數(shù)字相機、多媒體、控制等領(lǐng)域。主打產(chǎn)品有DSP56000系列、DSP56800系列、DSP56800E系列、MSC8100系列、DSP56300系列等。

國內(nèi)對DSP方面的研究起步較晚，但是發(fā)展較快。中電科14所承擔(dān)起研發(fā)DSP芯片的任務(wù)。10年磨一劍，14所跟龍芯公司、清華大學(xué)合作開發(fā)國產(chǎn)DSP芯片華睿1號在2012年通過核高基專項組驗收。

中國電科14所及子公司北京國睿中數(shù)科技股份有限公司、清華大學(xué)、龍芯中科聯(lián)合在2009年8月完成“華睿1號”芯片的系統(tǒng)設(shè)計，2009年12月完成芯片的物理設(shè)計，2010年1月進(jìn)行芯片流片，2010年6月完成芯片的封裝及成測，于2010年12月正式發(fā)布。在研發(fā)過程中，選擇了基于龍芯3號通用處理器的架構(gòu)，結(jié)合實際應(yīng)用提取和增加了一些專用指令和運算單元的方式開發(fā)華睿1號DSP芯片。

“華睿1號”是國內(nèi)首款具有國際先進(jìn)水平的高端DSP，芯片集成了4個高性能DSP處理器核，支持32/64位浮點運算和8/16/32/64位定點運算，具有4MB分布式共享二級Cache，以及2個64位帶ECC的DDR2/3內(nèi)存控制器，采用65nmCMOS工藝，工作主頻為550MHz，處理能力32GFMACS，功耗為10W采用了先進(jìn)的65nmCMO工藝和多核架構(gòu)實現(xiàn)，并創(chuàng)新性地融合了DSP和CPU設(shè)計技術(shù)，填補了我國多核DSP領(lǐng)域的空白。

“華睿2號”是國家“十二五”核高基重大專項高端芯片項目，“華睿2號”是在實現(xiàn)華睿1號基本功能的前提下，進(jìn)一步改進(jìn)了專用指令和向量運算單元，同時加入了可重構(gòu)的運算核，更高效地面向?qū)Ｓ妙I(lǐng)域的計算，在通用的基礎(chǔ)上更偏向?qū)ＭńY(jié)合。“華睿2號”DSP的處理能力達(dá)每秒四千億次運算水平。華睿2號DSP為八核異構(gòu)架構(gòu)，采用了超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、SIMD向量處理、可重構(gòu)加速處理等技術(shù)。

下一步，中國電科十四所計劃將在“華睿3號”上采用更為先進(jìn)的制造工藝，進(jìn)一步提高主頻，目前規(guī)劃是2G以上，以提高通用性能。在專用性能方面采用流處理器方式，提高專用計算的性能，同時降低功耗。

DSP芯片在民用信息領(lǐng)域市場空間巨大。DSP芯片支持通信、計算機和消費類電子產(chǎn)品的數(shù)字化融合。

目前，進(jìn)芯電子已具備年產(chǎn)DSP芯片500萬顆以上的能力，成為華為、美的、格力、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、長城電源等行業(yè)標(biāo)桿企業(yè)的戰(zhàn)略合作伙伴。

湖南進(jìn)芯電子科技有限公司是專業(yè)從事數(shù)字信號處理器芯片(DSP)及嵌入式解決方案研發(fā)的集成電路設(shè)計企業(yè)。公司已成功研制并量產(chǎn)出了以ADP32、AVP32、ADP16為代表的32位定點運算、32位浮點運算及16位定點運算數(shù)字信號處理器產(chǎn)品系列。

DSP 技術(shù)發(fā)展趨勢：

1、數(shù)字信號處理器的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重數(shù)據(jù)(SIMD)特大指令字組(LIM將在新的高性能處理器中將占主導(dǎo)地位，如AnalogDevices的ADSP2116x。

2、DSP和微處理器的融合。微處理器是低成本的，主要執(zhí)行智能定向控制任務(wù)的通用處理器能很好執(zhí)行智能控制任務(wù)，但是數(shù)字信號處理功能很差。而DSP的功能正好與之相反。在許多應(yīng)用中均需要同時具有智能控制和數(shù)字信號處理兩種功能，如數(shù)字蜂窩電話就需要監(jiān)測和聲音處理功能。

3、DSP和高檔CPU的融合。大多數(shù)高檔GPP如Pentium和Powerpc都是SIMI指令組的超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，速度很快。

4、DSP和SO的融合。SOC(System-On-Chip)是指把一個系統(tǒng)集成在一塊芯片上，這個系統(tǒng)包括DSP和系統(tǒng)接口軟件等。

5、DSP芯核集成度越來越高。縮小DSP芯片尺寸一直是DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢，當(dāng)前使用較多的是基于RISC結(jié)構(gòu)，隨著新工藝技術(shù)的引入，越來越多的制造商開始改進(jìn)DSP芯核，并且把多個DSP芯核、MPU芯核以及外圍的電路單元集成在一個芯片上，實現(xiàn)了DSP系統(tǒng)級的集成電路。

6、可編程DSP芯片將是未來主導(dǎo)產(chǎn)品。隨著個性化發(fā)展的需要，DSP的可編程化為生產(chǎn)廠商提供了更多靈活性，滿足廠家在同一個DSP芯片上開發(fā)出更多不同型號特征的系列產(chǎn)品，也使得廣大用戶對于DSP的升級換代。

7、定點DSP占據(jù)主流。目前，市場上所銷售的DSP器件中，占據(jù)主流產(chǎn)品的依然是16位的定點可編程DSP器件，隨著DSP定點運算器件成本的不斷低，能耗越來越小的優(yōu)勢日漸明顯，未來定點DSP芯片仍將是市場的主角。

欲了解更多行業(yè)的未來發(fā)展前景，可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2023-2028年中國DSP芯片行業(yè)發(fā)展前景及投資戰(zhàn)略分析報告》。

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