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DSP自诞生以来,得(dé)到了飞速的发(fā)展(zhǎn),如(rú)今,DSP芯片已(yǐ)经向(xiàng)多元化和(hé)专业(yè)化方向(xiàng)发展。但世界上 DSP芯(xīn)片市场主要由德州仪器、ADI和摩托罗拉国外垄断,其中TI独占鳌头(tóu)。1982 年TI成(chéng)功推出了其(qí)第一代 DSP 芯片TMS32010,由于其具有价(jià)格低廉(lián)、简单(dān)易用、功能(néng)强大(dà)等特点,所以逐渐(jiàn)成为目前最有影响、最为(wéi)成功的 DSP系列处理器。但近几年TI并没有继续在高(gāo)性能处理器的演进,这也给了(le)国内发展(zhǎn)DSP处理器的机会。
国内对 DSP 方(fāng)面的研究起(qǐ)步虽然较晚(wǎn),但是(shì)发展却较快(kuài)。国内的一(yī)些DSP企(qǐ)业已经可以(yǐ)媲美TI和ADI的(de)产品了,“在实际案(àn)例下,国(guó)内的DSP处(chù)理(lǐ)器的效能(néng)更高或者相当”,在第九届中(zhōng)国(西部(bù))电子信息(xī)博(bó)览会上,安徽芯(xīn)纪元(yuán)的许聪博士告诉记(jì)者。
国产DSP芯片代表 ——“魂芯”
电科博微芯(xīn)纪元成立于(yú)2019年(nián)5月,脱胎于38所的(de)集成研发中心。他们按照正向的方(fāng)式研究自主可控的DSP产品(pǐn),公司代表(biǎo)性产品代号(hào)“魂芯”。意味“中国魂(hún),民族芯”。
据许(xǔ)博士的(de)介(jiè)绍,“魂芯一(yī)号”是安徽芯(xīn)纪元的(de)第一款32位高(gāo)性能通用浮点DSP,从(cóng)指令集、体系(xì)结构到软件(jiàn)开发环境完全自主设计。它的运算能(néng)力(lì)达每秒180亿(yì)次浮点操(cāo)作,是ADI公司同类产品TS201性能的4倍。
“魂芯二号A”是(shì)公司的第二款自主DSP产(chǎn)品,相(xiàng)比(bǐ)“魂(hún)芯一号”,其(qí)处理器核、指令(lìng)体(tǐ)系、外设接(jiē)口都全面升级,运算能力更是达到了每秒钟千(qiān)亿次浮(fú)点操作,是“魂芯一号”性能的6倍提(tí)升(shēng)。其单核(hé)可实现1024浮点(diǎn) FFT(快速傅里叶变换)运(yùn)算仅需1.6微秒,运算效(xiào)能比德(dé)州仪器公司TMS320C6678 高3倍。
2020年上半年,芯纪元(yuán)公司又推出了(le)“魂芯(xīn)二号B”,许博士告诉(sù)笔者,它是一款全自主架构设计的32位浮点(diǎn)军(jun1)品级(jí)DSP,主要(yào)用(yòng)在弹载、对抗(kàng)、SAR成像等。许博士说到,目前公司也(yě)在探索民用市场的应用,而“魂(hún)芯二号B”的低速接口(kǒu)是符合(hé)民(mín)用需求的,有(yǒu)一定的应用(yòng)空间。
目前“魂芯三号”还在研制中,“魂(hún)芯三号”是一款异构的DSP处理(lǐ)器(qì),比(bǐ)“魂芯(xīn)二号A”性能提高3倍,预计明(míng)年能问世。
综合来看,国内的DSP芯片在性(xìng)能方面并不比国外差,但是许博士也直言,相比国外(wài)的DSP大厂,国内企业在应(yīng)用需求的调研还不够充分,应(yīng)用领域也还不足。
在发(fā)展DSP芯片的同(tóng)时,安徽芯纪元也将目光放在了(le)AI芯(xīn)片、MCU和一(yī)些(xiē)模拟器件上,这样(yàng)的产品规划也是基(jī)于一些(xiē)客户的特定需(xū)求,同时,安(ān)徽新纪元有更大的目标,那就是(shì)打造以(yǐ)DSP为核心的软硬结合(hé)的系统级平(píng)台。
其中其“魂芯AI”芯片主要(yào)用来进(jìn)行一些(xiē)可(kě)见光、SAR成像的图像识别(bié)、视频识别等(děng)。而(ér)“魂芯”MCU最大的特点在与其兼容ST的STM32系列MCU处(chù)理(lǐ)器,性能也与STM32F103型(xíng)号产品相当。
DSP的发展趋势
说到DSP的发展,就(jiù)不得不(bú)谈一下它与FPGA的关系,在许博(bó)士看来,FPGA正(zhèng)在往前(qián)瞻的预处理和信号(hào)处理去延伸,而DSP在嵌入式领域有(yǒu)很大(dà)优势。安徽芯纪元也在采用DSP+CPU异构的形(xíng)式,进行预处理延伸,他(tā)指出,这种异构的形式也(yě)将(jiāng)是(shì)主流发展方(fāng)式。后(hòu)续也(yě)将往定制化DSP产品方向发展。
许博士指出,未来DSP的发展首先要在内核上进行优化,然后缩(suō)小DSP芯片尺寸一直是 DSP 技(jì)术的发展趋势,芯纪(jì)元也(yě)在进行2.5D、3D、SiP等(děng)先进封装(zhuāng)的探索。多个(gè)DSP芯(xīn)核(hé)和(hé)外围电路单元(yuán)集成在一个(gè)芯(xīn)片上也是一种(zhǒng)发(fā)展趋势(shì)。据许博士告诉记者(zhě),公司已经(jīng)开始进行“魂芯(xīn)”SIP模块的一(yī)些研究,例如其(qí)中有集(jí)成4颗DSP通道(dào)处理SiP模块。
软硬结合(hé)也是一大(dà)方向(xiàng),安徽芯纪元也为(wéi)“魂芯”系列(liè)芯片开发了ECS(Efficient Coding Studio)的可视化集(jí)成开发环境。此外(wài),还有针对(duì)“魂芯”系列(liè)芯(xīn)片的嵌(qiàn)入式实时操作系统EPOS。未来,芯纪元公司将(jiāng)秉承“软件定义系统装备(bèi)”的使命。