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DSP自诞生以(yǐ)来,得到了(le)飞(fēi)速的发展,如今,DSP芯片已(yǐ)经(jīng)向多元化(huà)和专业化(huà)方(fāng)向发展。但世(shì)界上 DSP芯片市场(chǎng)主(zhǔ)要由德(dé)州仪(yí)器、ADI和(hé)摩托罗拉国外垄断,其中TI独占鳌头。1982 年(nián)TI成功推出了其第一代 DSP 芯片TMS32010,由于(yú)其具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点,所以逐渐成为目前最(zuì)有影响、最为成功的 DSP系列处(chù)理(lǐ)器。但近几年TI并(bìng)没有继续在高性能处理器的(de)演进,这也(yě)给了国(guó)内发(fā)展DSP处理器的机会。
国内(nèi)对 DSP 方面(miàn)的研究(jiū)起步(bù)虽然(rán)较晚,但是发展(zhǎn)却较快。国内的一些DSP企业已经可(kě)以媲美TI和ADI的(de)产品了(le),“在实际案例下,国内(nèi)的(de)DSP处理器的效能更高(gāo)或者相当”,在第九届中国(西部(bù))电子信息博览会(huì)上,安徽芯纪元(yuán)的(de)许聪(cōng)博士告诉记者。
国(guó)产DSP芯片代(dài)表 ——“魂芯(xīn)”
电(diàn)科博微芯纪元成(chéng)立于2019年5月,脱胎于(yú)38所(suǒ)的集成研发中心。他们(men)按照正向的(de)方式(shì)研(yán)究自(zì)主可控的DSP产品,公(gōng)司代表性(xìng)产品代号“魂芯”。意味“中国魂,民族芯”。
据(jù)许博士的介(jiè)绍,“魂芯一号”是安徽(huī)芯(xīn)纪元(yuán)的第一款32位高(gāo)性(xìng)能(néng)通(tōng)用(yòng)浮点(diǎn)DSP,从指令集、体系结构(gòu)到(dào)软件开发环境完全(quán)自主设计(jì)。它的(de)运算能力达(dá)每秒180亿次(cì)浮点操作(zuò),是ADI公司同类产(chǎn)品TS201性能(néng)的4倍。
“魂芯二号A”是公司的第二款自主DSP产品(pǐn),相比“魂芯一号”,其处理器核、指令(lìng)体系、外(wài)设接口(kǒu)都全面升级,运算能力更是(shì)达到(dào)了每秒钟千亿(yì)次浮点操作,是“魂芯一号”性能的6倍提升。其单核可实现(xiàn)1024浮点 FFT(快速傅里(lǐ)叶(yè)变换)运算仅需(xū)1.6微秒,运算效能比德州仪器公司TMS320C6678 高3倍。
2020年上半年,芯纪元公司又推(tuī)出了“魂芯二(èr)号B”,许博士告诉笔者,它是一款全自主(zhǔ)架(jià)构设计的32位浮(fú)点军品级DSP,主要用在(zài)弹载(zǎi)、对(duì)抗(kàng)、SAR成像等。许博士说到,目前公司也在(zài)探索民(mín)用市场的应用,而“魂芯二号B”的低速(sù)接(jiē)口是符合(hé)民用需(xū)求的,有一定的应用空间。
目前“魂芯三号”还在研制中,“魂芯(xīn)三号(hào)”是一款异(yì)构的(de)DSP处理器,比“魂芯(xīn)二号A”性能(néng)提高3倍,预计明年能问世。
综(zōng)合(hé)来(lái)看(kàn),国内的(de)DSP芯片在性能(néng)方面并不(bú)比(bǐ)国外(wài)差,但是(shì)许博士也直言,相比国外的DSP大(dà)厂,国内企业在应用需求的调研还不够充分(fèn),应(yīng)用领域也还不足。
在发展DSP芯片的(de)同(tóng)时,安徽芯纪元也将目光放在了AI芯片、MCU和一些模(mó)拟器件上,这样的产品规划也是基于一(yī)些客(kè)户的(de)特定需求,同时,安徽新纪元有更大的目标(biāo),那就是打造以DSP为核心的软硬结合的(de)系(xì)统级平台。
其(qí)中其“魂芯AI”芯(xīn)片(piàn)主(zhǔ)要用(yòng)来进行一些可(kě)见光、SAR成像的图像识别、视(shì)频识别等。而“魂(hún)芯(xīn)”MCU最(zuì)大的特点在(zài)与其兼容(róng)ST的(de)STM32系列MCU处(chù)理器,性能(néng)也与STM32F103型号产品相当。
DSP的发展趋势
说到DSP的发展(zhǎn),就(jiù)不得不(bú)谈一下它与FPGA的(de)关系,在许博(bó)士看来(lái),FPGA正在往前瞻的预处理(lǐ)和信号处理去延(yán)伸,而DSP在嵌入式(shì)领域有很大优势。安徽芯纪(jì)元也(yě)在采用DSP+CPU异构(gòu)的(de)形式,进(jìn)行预处理延伸,他(tā)指出(chū),这种异(yì)构的形式也将是主流(liú)发(fā)展方式。后(hòu)续也将往(wǎng)定制化DSP产品方向(xiàng)发展。
许博士指出,未来DSP的发展首先要在内核上进行优(yōu)化(huà),然后缩小DSP芯片(piàn)尺寸一直是 DSP 技(jì)术的发(fā)展趋势,芯纪元也在进行2.5D、3D、SiP等先进封装的探索。多个DSP芯核和外围(wéi)电(diàn)路单元集成在一个芯片(piàn)上也是一种发展趋势。据许博士告(gào)诉记(jì)者,公司已经开始(shǐ)进行“魂(hún)芯(xīn)”SIP模块的(de)一些研究,例如其中(zhōng)有集成(chéng)4颗(kē)DSP通道处理(lǐ)SiP模块。
软硬结(jié)合也(yě)是(shì)一(yī)大方向,安徽(huī)芯纪元也为“魂芯(xīn)”系列芯片开发了ECS(Efficient Coding Studio)的(de)可视化集成(chéng)开发环境。此外,还有针对(duì)“魂芯”系列芯片的嵌入式实时操作系统EPOS。未来,芯纪元公司将秉承“软件定义系统装备”的使命。