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DSP自诞生以来,得到(dào)了(le)飞速的发展,如今,DSP芯片已经(jīng)向多元(yuán)化和专业化方向发展。但(dàn)世界上 DSP芯片市场主要由德州仪器、ADI和(hé)摩托罗拉国外垄(lǒng)断,其中TI独占鳌头。1982 年TI成功推出了(le)其第一(yī)代 DSP 芯片TMS32010,由于其(qí)具(jù)有(yǒu)价格低廉、简单易用、功能强大等特点,所(suǒ)以(yǐ)逐渐成为目前最有影响、最为(wéi)成功的 DSP系列处理(lǐ)器。但(dàn)近几年TI并没有(yǒu)继续在高性能处理器的演进,这也给了国内发展DSP处理器的机会。
国内对(duì) DSP 方面的研(yán)究起步虽然(rán)较晚,但(dàn)是发展却较快。国内的一些(xiē)DSP企业已经可(kě)以媲美TI和ADI的(de)产(chǎn)品了,“在实际案例下,国内(nèi)的DSP处(chù)理器(qì)的(de)效(xiào)能更(gèng)高或者相当(dāng)”,在(zài)第九届中国(西部)电子信息(xī)博览会上,安徽(huī)芯纪元的许聪博士(shì)告诉(sù)记者。
国产DSP芯(xīn)片代表 ——“魂芯”
电科博微芯纪元成立于2019年5月,脱胎于38所的集成研发中心。他们按照正向的(de)方(fāng)式研究自主可控的(de)DSP产品(pǐn),公司(sī)代表性产(chǎn)品代(dài)号“魂芯”。意味“中国(guó)魂,民(mín)族芯”。
据许博士的介绍,“魂芯一(yī)号”是安徽芯纪元的第一款32位高性(xìng)能通(tōng)用浮点(diǎn)DSP,从指令集、体系结构到软件开发环境完(wán)全自主设计。它的运算(suàn)能力达每(měi)秒180亿次浮点操作,是ADI公司同(tóng)类产品(pǐn)TS201性(xìng)能的4倍。
“魂芯二号A”是公司(sī)的第二款自主DSP产品,相比(bǐ)“魂芯(xīn)一号”,其(qí)处(chù)理器核、指令(lìng)体(tǐ)系(xì)、外设接口都(dōu)全面升级,运(yùn)算能力(lì)更是达到了每秒钟(zhōng)千亿次浮点操(cāo)作,是“魂(hún)芯一(yī)号”性能的(de)6倍提升(shēng)。其单(dān)核可实(shí)现1024浮点 FFT(快速傅里叶(yè)变换(huàn))运算仅(jǐn)需1.6微秒,运算效能比(bǐ)德州仪器公司TMS320C6678 高3倍。
2020年上半(bàn)年,芯纪元(yuán)公司又推(tuī)出了“魂芯二(èr)号B”,许博(bó)士告诉笔者,它是一款全自主架(jià)构设计的32位浮(fú)点军品级DSP,主(zhǔ)要用(yòng)在弹载(zǎi)、对抗(kàng)、SAR成像(xiàng)等。许博士说(shuō)到,目前公司也在探索民用市场(chǎng)的应用,而“魂芯二号B”的低速(sù)接口(kǒu)是符(fú)合民用需(xū)求(qiú)的,有(yǒu)一(yī)定的(de)应用(yòng)空间。
目前“魂芯三号”还在研制中,“魂芯(xīn)三号”是一款异构的DSP处理(lǐ)器,比(bǐ)“魂芯二号A”性(xìng)能提高3倍,预计明年能问世。
综合来(lái)看,国内的DSP芯片在性(xìng)能(néng)方(fāng)面(miàn)并不比国外差,但是(shì)许博士也直言,相比国外的DSP大厂(chǎng),国内(nèi)企业在应用需求的调研还不(bú)够(gòu)充分,应用领(lǐng)域也(yě)还不足。
在发展DSP芯(xīn)片的同时,安徽芯(xīn)纪元(yuán)也将目光放(fàng)在了AI芯片(piàn)、MCU和一(yī)些模拟器件上,这样的产品规划也是基(jī)于一些客(kè)户(hù)的特定(dìng)需(xū)求,同时,安徽新(xīn)纪元有更大的目标(biāo),那就是打造(zào)以DSP为核心的软硬结合的(de)系统级平台。
其中其“魂(hún)芯AI”芯片主要(yào)用来进行一些可见(jiàn)光(guāng)、SAR成(chéng)像的图像识别、视频识别等。而“魂芯”MCU最大(dà)的特点在与其兼容ST的(de)STM32系列(liè)MCU处理器,性能(néng)也与STM32F103型号产品相当。
DSP的(de)发展趋(qū)势
说到DSP的发展,就不得(dé)不谈一(yī)下它与FPGA的关系,在许博(bó)士看来,FPGA正在往前瞻的预处理和信号(hào)处理去延伸,而(ér)DSP在嵌入(rù)式领域有很大(dà)优势。安徽芯纪(jì)元也(yě)在采用DSP+CPU异构(gòu)的形式(shì),进行预处理延伸,他(tā)指出,这种异构的形式也将是主流(liú)发展方(fāng)式(shì)。后(hòu)续(xù)也将往定(dìng)制化DSP产品(pǐn)方向发展。
许博士指出,未来DSP的发展首先要在内核上(shàng)进行(háng)优化,然后缩小DSP芯片(piàn)尺寸一直是(shì) DSP 技术的发展趋势,芯(xīn)纪元(yuán)也在(zài)进行2.5D、3D、SiP等(děng)先进封(fēng)装的探(tàn)索。多个DSP芯核和外围电路单元(yuán)集成在一个芯片上也是一种发展趋势。据许博士告(gào)诉记者,公(gōng)司已经开始进行“魂芯”SIP模块(kuài)的一(yī)些研究,例如其中有集(jí)成4颗DSP通道处理SiP模块。
软硬结合也是一(yī)大方向,安徽芯纪元也为“魂芯”系列芯片开发了(le)ECS(Efficient Coding Studio)的可视化(huà)集成开发环(huán)境。此(cǐ)外,还有针对“魂芯”系列芯片的嵌入式实(shí)时操作系统EPOS。未(wèi)来,芯纪元公司(sī)将秉(bǐng)承“软(ruǎn)件定义系(xì)统(tǒng)装备”的使命。