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DSP芯片:军用打先锋平易近用扩市场_暗记_芯片

神尊大人 2025-01-05 01:18:27 0

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DSP芯片,英文全称Digital Signal Processing,中文名叫数字旗子暗记处理器, 和CUP、GPU、以及FPGA共称高端芯片四大件,属于范例的数字芯片。
从名字上可以感想熏染到,比较其他几类芯片,它的特长在数字旗子暗记处理,如果把他们比作NBA球队,CPU就科比,纵览全场,能突能投能传球;GPU就像爱投3分球的库里,主攻图像和图形干系运算;DSP就像喜好打破的艾弗森,主攻数字旗子暗记处理,速率快;FPGA就像詹姆斯,能打后卫也能打小前锋,有时乃至还能打中锋,属于可编程逻辑器件,可以根据根据需求进行重新设计和配置,可塑性强。
DSP芯片按照根本特性、数据格式以及用场紧张分为以下几类:

DSP芯片之以是能在数字旗子暗记处理方面这么强,是由于它有专门的哈佛构造(将程序和数据分开),比较单片机的冯诺依曼构造来说处理能力更强,就像一个超市收银台,冯诺依曼构培养是一个普通的人工结算柜台,哈佛构培养像盒马鲜生的多台无人自动结算机,效率自然更高;其余DSP内部拥有硬件乘法器和累加器,并且配备了专门的指令,例如MAC指令,它可以在一个指令周期中完成一次乘法和一次加法运算,设备拥有的乘法器和累加器越多,运算速率就越快。
正是由于这些构造特性,因此DSP能够以极高的效率用固定处理的办法快速、大量、并行地完成巨大的数据打算,常见的打算诸如快速傅里叶打算、大量的累积乘加、卷积打算等。
DSP芯片构造特点如下图:

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DSP的发展,顺应了数字化社会带来的大量须要高速实时运算的需求,办理了仿照旗子暗记失落真和受滋扰的问题,能够将模糊旗子暗记实时快速转化为清晰数字旗子暗记。
在我们利用的微信语音,或是用手机摄像头拍照时,都是有DSP在背后默默付出,详细事情事理是:当一个仿照旗子暗记输入时(如语音或CMOS传感器吸收到的光),首先经由前置滤波器滤波,通过A/D转换器将仿照旗子暗记转为数字旗子暗记 ,该数字旗子暗记经由DSP处理器进行处理,再通过D/A转换器转为仿照旗子暗记,通过仿照滤波器进行输出。
DSP系统范例事理构成如下图所示:

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(图片来自网络侵删)

由于DSP芯片的以上特性,使得其运用极其广泛,在旗子暗记处理领域,紧张用于数字滤波和快速傅里叶变换;在自动掌握领域,紧张用于电机掌握和机器人掌握(例如使机器人系统快速处理问题);在通信领域,紧张用于数据加密和数据压缩;在语音处理领域,紧张用于语音识别和语音增强(语音编码和解码);在图形/图像处理领域,紧张用于图像压缩与传输(例如汽车摄像头拍到的图片经DSP处理后在车机大屏显示出来),机器人视觉等;在仪器仪表领域,紧张用于函数发生和数字示波器(使丈量速率和精度大大提高);在军事领域,DSP能实现导弹自动跟踪与锁定,还用于目视瞄准器和头盔微光仪等,自动火炮掌握、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等雷达数字旗子暗记处理。
据威信数字统计,目前DSP 芯片在市场上运用最多的是通信领域,占56.1%;其次是打算机领域,占21.16%;消费电子和自动掌握占10.69%;军事/航空占4.59%;仪器仪表占3.5%;工业掌握占3.31%;办公自动化占0.65%。

DSP芯片出身于上世纪70年代,美国AMI公司在1978年发布第一个单片DSP芯片,但天下上第一颗真正意义上大规模商用的DSP芯片是德州仪器1982年推出的TMS32010,其运算速率比微处理器快了几十倍,其后随着COMS工艺的发展,存储容量和运算速率均不断提升,320系列也不断迭代,性能越来越强劲,因其价格低,质量好,功能强,目前已经是业界最有影响力,最成功的DSP处理器,德州仪器也因此稳坐DSP天下头把交椅,目前TI的DSP系列产品紧张包括TMS320C2000系列,TMS320C5000系列,TMS320C6000系列,C2000系列紧张用于高性能的数字掌握,如电机掌握、太阳能逆变器等。
C5000系列紧张用于低功耗的手持设备,用于做音频和语音处理运用,如音频编解码、语音识别等。
C6000系列紧张用于高性能打算运用,如雷达、图像处理等,目前海内DSP芯片创业企业的产品大多数是对标TI的C2000系列。

除TI之外,环球第二玩家是ADI,它家的ADSP-21XX系列在语音处理、声频调制解调器以及实时掌握等运用上有较多的出货,其余ADI的SigmaDSP音频处理器、电视用SigmaDSP处理器也在市场上霸占了较大份额;恩智浦、ST、Microchip、NXP等外洋厂商也在DSP芯片上有所布局。

根据第三方数据,估量到2025年,DSP环球市场规模大约为164亿美元旁边,海内市场规模估量在200亿旁边,粗略估算一下,我国占环球市场规模约为20%,2020年我国DSP芯片需求量达34亿颗,供给不敷1亿颗,国产化率不敷3%,尤其是在军用DSP市场,紧张被TI、ADI两家美国公司霸占,个中TI约占60-70%,ADI约占30-40%,因此国产化迫不及待,尤其是在关系国家重大计策安全的军用领域,必须实现完备自主才能彻底摆脱受制于人的态势。

好在我国高层对芯片领域重视较早,尤其是DSP领域,早在2006年“核高基”重大专项就明确了DSP国产化的主要义务,由中电科14所跟龙芯公司、清华大学互助开拓国产DSP 芯片华睿1号在2012 年通过核高基专项组验收。
产品成功运用于14 所十多型雷达产品中;同年由中电科38所推出的魂芯1号也顺利通过验收(如下图),对标ATD的TS201,产品成功运用在雷达、声纳、电子对抗等方面,2018年又发布了魂芯2号A,打算性能提升了4倍。
14所和38所的产品为我国军用DSP打开了打破口,实现了真正的国产化,保障了自主芯片安全。
对付DSP芯片,国家哀求新研发装备哀求全部国产化,已定型装备的新批次要国产化,在此标准下,目前我国军用DSP领域国产化率猛增。

从全体运用市场来说,DSP军用领域市场份额占全部DSP市场份额不到10%,DSP要实现真正的国产替代,还须要在民用领域发力。
但是追赶之路很困难,TI、ADI等厂商产品研发和推向市场韶光久,积累了多年的硬件研发履历和完善的软件开拓环境,用户生态完备,市场成熟。
他们的产品价格低又好用,除非缺货或者不卖给你,否则海内用户很难有动力去把DSP芯片换成国产的。
好在2021年的缺货热潮以及中美贸易摩擦又在DSP领域掀起了创业和投资的热潮,一批国产DSP开始崭露锋芒,一级市场上比较有名的有以下:

中电科14所:核心产品“华睿”系列,采取了龙芯的MIPS架构,与TI和ADI不兼容,产品紧张是军用雷达。

中电科38所:核心产品是“魂芯”系列,纯自主开拓的架构,与TI和ADI不兼容,生态不完善导致运用领域窄,难以大规模铺开,也是紧张用在军用雷达。

中科昊芯:2019年景立,核心人物李任伟是智能机器人处理器卖力人,产品对标TI的C2000系列,采取RISC-V架构,市场集中在工业、家电、新能源领域。

湖南毂梁微:2018年景立,源自国防科技大学“银河飞腾”DSP团队,核心产品“麓山”系列和“韶山”系列,产品同样是采取TI的C2000架构,紧张用于智能装备、新能源汽车、移动通信等工控领域。

湖南进芯:成立于2012年,属于中电科58所的家当化公司,创始人黄嵩人曾任58所副总工程师,产品同样对标TI公司C2000系列DSP,运用于工业掌握、航天、医疗、通信等领域。

青岛本源微:成立于2018年,团队来自于中科院自动化所,核心人物张志伟是国家专用集成电路设计工程技能研究中央副主任,在DSP领域深耕多年,公司军用与民用并重,将RISC-V架构与DSP技能结合,研制了自主知识产权的DSP处理内核和芯片。

随着芯片的集成化趋势越来越强,很多运用处景下,DSP除了以单芯片形式存在,还以IP或处理单元的形式集中在SoC中,手机里的DSP便是后者;未来DSP+FPGA,DSP+ARM的异构多核,将多个DSP芯核以及外围的电路单元集成在一颗芯片上,实现DSP系统级的SoC等均是发展趋势,新技能层出不穷,我国的DSP创业企业已经在路上,相信通过不断的积累和发展,工具链及运用生态不断完善,国产DSP芯片市场霸占率(尤其是民用市场)必将迎来打破。

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