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DSP自誕生以來，得到了飛速的發(fā)展，如今，DSP芯片已經(jīng)向多元化和專業(yè)化方向發(fā)展。但世界上 DSP芯片市場主要由德州儀器、ADI和摩托羅拉國外壟斷，其中TI獨(dú)占鰲頭。1982 年TI成功推出了其第一代 DSP 芯片TMS32010，由于其具有價(jià)格低廉、簡單易用、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，所以逐漸成為目前最有影響、最為成功的 DSP系列處理器。但近幾年TI并沒有繼續(xù)在高性能處理器的演進(jìn)，這也給了國內(nèi)發(fā)展DSP處理器的機(jī)會(huì)。
國內(nèi)對 DSP 方面的研究起步雖然較晚，但是發(fā)展卻較快。國內(nèi)的一些DSP企業(yè)已經(jīng)可以媲美TI和ADI的產(chǎn)品了，“在實(shí)際案例下，國內(nèi)的DSP處理器的效能更高或者相當(dāng)”，在第九屆中國（西部）電子信息博覽會(huì)上，安徽芯紀(jì)元的許聰博士告訴記者。
國產(chǎn)DSP芯片代表 ——“魂芯”
電科博微芯紀(jì)元成立于2019年5月，脫胎于38所的集成研發(fā)中心。他們按照正向的方式研究自主可控的DSP產(chǎn)品，公司代表性產(chǎn)品代號(hào)“魂芯”。意味“中國魂，民族芯”。
據(jù)許博士的介紹，“魂芯一號(hào)”是安徽芯紀(jì)元的第一款32位高性能通用浮點(diǎn)DSP，從指令集、體系結(jié)構(gòu)到軟件開發(fā)環(huán)境完全自主設(shè)計(jì)。它的運(yùn)算能力達(dá)每秒180億次浮點(diǎn)操作，是ADI公司同類產(chǎn)品TS201性能的4倍。
“魂芯二號(hào)A”是公司的第二款自主DSP產(chǎn)品，相比“魂芯一號(hào)”，其處理器核、指令體系、外設(shè)接口都全面升級(jí)，運(yùn)算能力更是達(dá)到了每秒鐘千億次浮點(diǎn)操作，是“魂芯一號(hào)”性能的6倍提升。其單核可實(shí)現(xiàn)1024浮點(diǎn) FFT（快速傅里葉變換）運(yùn)算僅需1.6微秒，運(yùn)算效能比德州儀器公司TMS320C6678 高3倍。
2020年上半年，芯紀(jì)元公司又推出了“魂芯二號(hào)B”，許博士告訴筆者，它是一款全自主架構(gòu)設(shè)計(jì)的32位浮點(diǎn)軍品級(jí)DSP，主要用在彈載、對抗、SAR成像等。許博士說到，目前公司也在探索民用市場的應(yīng)用，而“魂芯二號(hào)B”的低速接口是符合民用需求的，有一定的應(yīng)用空間。
目前“魂芯三號(hào)”還在研制中，“魂芯三號(hào)”是一款異構(gòu)的DSP處理器，比“魂芯二號(hào)A”性能提高3倍，預(yù)計(jì)明年能問世。
綜合來看，國內(nèi)的DSP芯片在性能方面并不比國外差，但是許博士也直言，相比國外的DSP大廠，國內(nèi)企業(yè)在應(yīng)用需求的調(diào)研還不夠充分，應(yīng)用領(lǐng)域也還不足。
在發(fā)展DSP芯片的同時(shí)，安徽芯紀(jì)元也將目光放在了AI芯片、MCU和一些模擬器件上，這樣的產(chǎn)品規(guī)劃也是基于一些客戶的特定需求，同時(shí)，安徽新紀(jì)元有更大的目標(biāo)，那就是打造以DSP為核心的軟硬結(jié)合的系統(tǒng)級(jí)平臺(tái)。
其中其“魂芯AI”芯片主要用來進(jìn)行一些可見光、SAR成像的圖像識(shí)別、視頻識(shí)別等。而“魂芯”MCU最大的特點(diǎn)在與其兼容ST的STM32系列MCU處理器，性能也與STM32F103型號(hào)產(chǎn)品相當(dāng)。
DSP的發(fā)展趨勢
說到DSP的發(fā)展，就不得不談一下它與FPGA的關(guān)系，在許博士看來，F(xiàn)PGA正在往前瞻的預(yù)處理和信號(hào)處理去延伸，而DSP在嵌入式領(lǐng)域有很大優(yōu)勢。安徽芯紀(jì)元也在采用DSP+CPU異構(gòu)的形式，進(jìn)行預(yù)處理延伸，他指出，這種異構(gòu)的形式也將是主流發(fā)展方式。后續(xù)也將往定制化DSP產(chǎn)品方向發(fā)展。
許博士指出，未來DSP的發(fā)展首先要在內(nèi)核上進(jìn)行優(yōu)化，然后縮小DSP芯片尺寸一直是 DSP 技術(shù)的發(fā)展趨勢，芯紀(jì)元也在進(jìn)行2.5D、3D、SiP等先進(jìn)封裝的探索。多個(gè)DSP芯核和外圍電路單元集成在一個(gè)芯片上也是一種發(fā)展趨勢。據(jù)許博士告訴記者，公司已經(jīng)開始進(jìn)行“魂芯”SIP模塊的一些研究，例如其中有集成4顆DSP通道處理SiP模塊。
軟硬結(jié)合也是一大方向，安徽芯紀(jì)元也為“魂芯”系列芯片開發(fā)了ECS（Efficient Coding Studio）的可視化集成開發(fā)環(huán)境。此外，還有針對“魂芯”系列芯片的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)EPOS。未來，芯紀(jì)元公司將秉承“軟件定義系統(tǒng)裝備”的使命。
