dsp在电子专业的应用 一部很厉害的“DSP简史”

一部很厉害的“DSP简史”

首先，老规矩，走一波知识点：什么是“DSP”

即数字信号处理，英文:Digital Signal Processing,缩写为DSP，是面向电子信息学科的专业基础课，先修专业课程为信号与系统。

这门课介绍的是:将事物的运动变化转变为一串数字，并用计算的方法从中提取有用的信息，以满足我们实际应用的需求。

大部分信号的初始形态是事物的运动变化，为了测量它们和处理它们，先要用传感器把它们的特征转换成电信号，等到这些电信号处理完后，再把它们转变为我们能看见、能听见或能利用的形态。

还记得陆妹上大学那会，DSP这门课就没清楚过，虽然信号与系统学的还不错，哎，辛亏老师好，没有给我挂掉，感恩，阿门~

你们呢？是不是当初学这门课跟玩似的……

继续，走一波DSP的应用

广义来说，数字信号处理是研究用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。但很多人认为:数字信号处理主要是研究有关数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法。随着数字电路与系统技术以及计算机技术的发展，数字信号处理技术也相应地得到发展，其应用领域十分广泛。数字控制、运动控制方面的应用主要有磁盘驱动控制、引擎控制、激光打印机控制、喷绘机控制、马达控制、电力系统控制、机器人控制、高精度伺服系统控制、数控机床等。面向低功耗、手持设备、无线终端的应用主要有:手机、PDA、GPS、数传电台等。

重点来了，请准备好小板凳

DSP已经拥有30多年的历史了，追溯对它最早的印象，应该是德州仪器首席科学家在名叫Oppenheim和Schafer两个人写的《Digital Signal Processing》这本教科书中了解到的，那是1977年。

世界上第一个单片 DSP 芯片应当是 1978 年 AMI 公司发布的 S2811 ， 1979 年美国 Intel 公司发布的商用可编程器件 2920 是 DSP 芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代 DSP 芯片所必须有的单周期乘法器。 1980 年，日本 NEC 公司推出的 μ P D7720 是第一个具有乘法器的商用 DSP 芯片。

在这之后，最成功的 DSP 芯片当数美国德州仪器公司（ Texas Instruments ，简称 TI ）的一系列产品。 TI 公司在 1982 年成功推出其第一代 DSP 芯片 TMS32010 及其系列产品 TMS32011 、 TMS320C10/C14/C15/C16/C17 等，之后相继推出了第二代 DSP 芯片 TMS32020 、 TMS320C25/C26/C28 ，第三代 DSP 芯片 TMS320C30/C31/C32 ，第四代 DSP 芯片 TMS320C40/C44 ，第五代 DSP 芯片 TMS320C5X/C54X ，第二代 DSP 芯片的改进型 TMS320C2XX ，集多片 DSP 芯片于一体的高性能 DSP 芯片 TMS320C8X 以及目前速度最快的第六代 DSP 芯片 TMS320C62X/C67X 等。 TI 将常用的 DSP 芯片归纳为三大系列，即： TMS320C2000 系列（包括 TMS320C2X/C2XX ）、 TMS320C5000 系列（包括 TMS320C5X/C54X/C55X ）、 TMS320C6000 系列（ TMS320C62X/C67X ）。如今， TI 公司的一系列 DSP 产品已经成为当今世界上最有影响的 DSP 芯片。 TI 公司也成为世界上最大的 DSP 芯片供应商，其 DSP 市场份额占全世界份额近 50 ％。

第一个采用 CMOS 工艺生产浮点 DSP 芯片的是日本的 Hitachi 公司，它于 1982 年推出了浮点 DSP 芯片。 1983 年 日本 Fujitsu 公司推出的 MB8764 ，其指令周期为 120ns ，且具有双内部总线，从而使处理吞吐量发生了一个大的飞跃。而第一个高性能浮点 DSP 芯片应是 AT&T 公司于 1984 年推出的 DSP32 。

与其他公司相比， Motorola 公司在推出 DSP 芯片方面相对较晚。 1986 年，该公司推出了定点处理器 MC56001 。 1990 年，推出了与 IEEE 浮点格式兼容的浮点 DSP 芯片 MC96002 。

美国模拟器件公司（ Analog Devices ，简称 AD ）在 DSP 芯片市场上也占有一定的份额，相继推出了一系列具有自己特点的 DSP 芯片。

其定点 DSP 芯片有

ADSP2101/2103/2105

ASDP2111/2115

ADSP2161/2162/2164

ADSP2171/2181

浮点 DSP 芯片有

ADSP21000/21020

ADSP21060/21062 等

自 1980 年以来， DSP 芯片得到了突飞猛进的发展， DSP 芯片的应用越来越广泛。

从运算速度来看， MAC （一次乘法和一次加法）时间已经从 20 世纪 80 年代初的 400ns （如 TMS32010 ）降低到 10ns 以下（如 TMS320C54X 、 TMS320C62X/67X 等），处理能力提高了几十倍。 DSP 芯片内部关键的乘法器部件从 1980 年的占模片区（ die area ）的 40% 左右 下 降到 5% 以下，片内 RAM 数量增加一个数量级以上。

从制造工艺来看， 1980 年采用 4 μ m 的 N 沟道 MOS （ NMOS ）工艺，而现在则普遍采用亚微米（ Micron ） CMOS 工艺。 DSP 芯片的引脚数量从 1980 年的最多 64 个增加到现在的 200 个以上，引脚数量的增加，意味着结构灵活性的增加，如外部存储器的扩展和处理器间的通信等。此外， DSP 芯片的发展使 DSP 系统的成本、体积、重量和功耗都有很大程度的下降。

1992年，世界上首个GSM网络开始部署，并且承诺将要实现低成本、无处不在和便携通讯。十年后，全球手机用户量达到了10亿部，而到了今天，这个数字变成了50多亿。从最初只支持语音通话的简单移动电话，变成了如今一个支持语音与数据的多媒体平台。要在同样的功耗下将手机和基站的性能提升10倍，这对于TI来说又是一个巨大的挑战。随着用户界面和应用程序越来越重要，TI为手机研发了第一套多媒体处理器，运用OMAP应用平台。它其中包含卓越的通用处理器、图形和数字信号处理等功能，应用于高质量相机、高清视频和音乐。

从产品到使能器的转变：也许有人会觉得DSP作为一个产品，从一文不值到创造每年数十亿美元的价值之后又销声匿迹很奇怪。但是这确实是一个好消息的开始。它并没有销声匿迹，只是融入到了每一部数字处理系统中而已。

为什么这么说呢，因为科学家们在IC技术中所做的努力已经允许在硅芯片中嵌入DSP。曾经的DSP是非常大的，而如今却小到几乎看不见。首个可编程DSP TMS32010将其裸片的四分之一用于乘法器，而现在的乘法器如此的小就像曾经用过的接合垫。DSP的核心理论现在也可以在嵌入式处理器世界中获得更大的发挥价值。

从另一个角度看来，科学家们也在针对特定市场的需求为他们研究的信号处理器进行着优化。与其说他们打造了一条DSP产品线，不如说他们打造了一条通信信号处理器、音频信号处理器、视频信号处理器、图像信号处理器和马达控制处理器的产品线，所有这些都能采用DSP的理论和硬件。很显然，下一步是很关键的，就是要将DSP集成在各种系统处理器（像ARM）、各种加速器和外设中，通过集成化这些元素，创造出完整的嵌入式处理器的系统解决方案。所以信号处理的历史，从发现DSP理论到目前为止，可以总结为信号处理理论到信号处理器产品的转变，甚至是到嵌入式处理器系统的使能器的转变。

而DSP的第三个发展方向是创造了多线程处理架构。随着具有特定应用的系统渐渐兴起，从可编程的处理器转向可配置处理器，再到单功能处理器，这些都是合理的。因为实际信号的平行性，这种转移到固定功能单元是普遍的。在RISC处理器与多种可配置IP模块组合后的控制下，一个崭新的嵌入式处理系统出现了。

这与一台设备中有多个完全相同的处理器概念是不同的，这个信号处理的世界是虽然符合阿姆达尔定律（阿姆达尔定律的主要观点是随着系统中处理器的不断增加，系统的速度将会趋于稳定）的世界，但这个世界又是一个特例，因为该系统可以被拆成数个小的专用并行处理单元。而这些单功能的加速器具有更高的性能、更低的功耗和更低的成本，使得系统更加的稳定易用。

这三项重大的研发成果把致力在一线的科学家带到了今天，这是一个多么令人兴奋的时代，系统设计师们仍然在寻找着超乎大家想象的机遇。

在客户方面看来：技术允许DSP成为高度优化的解决方案的一部分，满足了他们差异化的需求，与那个微处理器的只有一种通用型号的时代形成了鲜明对比。有了高度优化的SoC，科学家们可以提供更高的性能、更低的功耗和更低的成本。

展望未来

所以，下一步将要怎样走呢？别急，有意思的事才刚刚开始。

现在有多重选择：最低功耗器件；低功耗、电池供电的器件；和极高性能的并行处理系统。可以将嵌入式处理系统同异质处理器（heterogeneous processors）、加速器和周边外设结合起来处理旧的信号和新的信号。处理信号的需求在不断增长。一个麻省理工学院的大佬说：“永远都会有新的吸引人的信号出现，永远都会有处理信号的需求。”目前的IC技术让我们在处理信号上面变得更容易，成本更低，功耗更小，而且器件的尺寸也更加迷你。

通过提升处理器的性能，还可以探索一些我们过去没有考虑到的新信号。例如，即将引入的3D图像和视频分析。的确，这些概念已经存在很多年了，但是现在才有足够的处理性能来精确地做一些得心应手的处理。

在这幅宏图的另一端是极低功耗。有了这样的技术，可以发掘一些新的概念，如“能量清道夫（energy scavenger）”和“永久设备（perpetual device）”等。这些完全是新的机遇，我们对其还一无所知，这就推动了新的探索的开展和进行。而云计算的概念为探索这些领域打开了一扇窗。最后一个令人兴奋的事情是，在集成电路技术的这一点上，可以考虑结合数字和模拟概念来更好地处理信号。

这是一个令人兴奋的技术新纪元，如今的每个器件中都有DSP的技术，通过以下这些努力：

1） 通过TI的DSP技术，我们很快将会看到，现在那些很笨重很昂贵的医疗设备通过TI DSP技术将会变得小到可以拿在内科医生和急诊医生的手中。

2） 便携超声仪器将很快应用于阿富汗和伊拉克的野战医院中，它们也将改变印度和中国的医疗保健现状。3） 通过使用TI的DSP技术，空调等家用电器进行了调速电动机控制以后，效能正在发生戏剧性的改进。4） 安全摄像头正在脱离模拟的时代，转向基于IP的数字技术，可以通过更加精细地分析迅速的报警。

5） 电动车正在被基于安全的系统“照看”着，随时提醒司机潜在的危险。

6） 太阳能和风能等替代能源利用TI的DSP技术将直流电转化为交流电，从而可以安全地接入电网。

这些都是真正激动人心的伟大时刻，而且，就DSP技术为世界带来的改变来看，我们现在还仅仅是享受到皮毛而已。

工业控制常用的DSP到底怎么样，一文看懂DSP全产业链

DSP 即数字信号处理技术， DSP 芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片。 DSP芯片是一种快速强大的微处理器，独特之处在于它能即时处理资料。 DSP 芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。 在当今的数字化时代背景下， DSP 己成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。

DSP 芯片的诞生是时代所需。 20 世纪 60 年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在 DSP 芯片出现之前数字信号处理只能依靠微处理器来完成。但由于微处理器较低的处理速度不快，根本就无法满足越来越大的信息量的高速实时要求。因此应用更快更高效的信号处理方式成了日渐迫切的社会需求。

上世纪 70 年代， DSP 芯片的理论和算法基础已成熟。但那时的 DSP 仅仅停留在教科书上，即使是研制出来的 DSP 系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。

1978 年， AMI 公司发布世界上第一个单片 DSP 芯片 S2811，但没有现代 DSP芯片所必须有的硬件乘法器；

1979 年， 美国 Intel 公司发布的商用可编程器件 2920 是 DSP 芯片的一个主要里程碑，但其依然没有硬件乘法器；

1980 年，日本 NEC 公司推出的 MPD7720 是第一个具有硬件乘法器的商用 DSP芯片，从而被认为是第一块单片 DSP 器件。

DSP 芯片的诞生过程

1982 年世界上诞生了第一代 DSP 芯片 TMS32010 及其系列产品。这种 DSP 器件采用微米工艺 NMOS 技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比微处理器快了几十倍。 DSP 芯片的问世是个里程碑，它标志着 DSP 应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至 80 年代中期，随着 CMOS 工艺的 DSP 芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。

80 年代后期，第三代 DSP 芯片问世。 运算速度进一步提高，其应用范围逐步扩大到通信、计算机领域；

90 年代 DSP 发展最快，相继出现了第四代和第五代 DSP 芯片。 第五代与第四代相比系统集成度更高，将 DSP 芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。

进入 21 世纪后，第六代 DSP 芯片横空出世。第六代芯片在性能上全面碾压第五代芯片，同时基于商业目的的不同发展出了诸多个性化的分支，并开始逐渐拓展新的领域。

DSP 芯片的应用领域

DSP 芯片强调数字信号处理的实时性。 DSP 作为数字信号处理器将模拟信号转换成数字信号，用于专用处理器的高速实时处理。 它具有高速，灵活，可编程，低功耗的界面功能，在图形图像处理，语音处理，信号处理等通信领域起到越来越重要的作用。

DSP芯片在市场上的应用情况

应用 DSP 的领域较多， 未来新应用领域有望层出不穷。 根据美国的权威资讯公司统计，目前 DSP 芯片在市场上应用最多的是通信领域， 占 56.1％；其次是计算机领域，占 21.16％；消费电子和自动控制占 10.69％；军事／航空占 4.59％；仪器仪表占 3.5％；工业控制占 3.31％；办公自动化占 0.65％。

DSP芯片的应用领域

1）DSP 芯片在多媒体通信领域的应用。

媒体数据传输产生的信息量是巨大的，多媒体网络终端在整个过程中需要对获取的信息量进行快速分析和处理，因此 DSP 被运用在语音编码，图像压缩和减少语音通信上。如今 DSP 对于语音解码计算产生实时效果，设计协议要求已经成为最基本的一条国际标准。

2）DSP 芯片在工业控制领域的应用。

在工业控制领域， 工业机器人被广泛应用，对机器人控制系统的性能要求也越来越高。机器人控制系统重中之重就是实时性，在完成一个动作的同时会产生较多的数据和计算处理，这里可以采用高性能的 DSP。 DSP通过应用到机器人的控制系统后，充分利用自身的实时计算速度特性，使得机器人系统可以快速处理问题，随着不断提高 DSP 数字信号芯片速度，在系统中容易构成并行处理网络，大大提高控制系统的性能，使得机器人系统得到更为广泛的发展。

3）DSP 芯片在仪器仪表领域的应用。

DSP 丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电仪路，实现仪器仪表的 SOC 设计。器仪表的测量精度和速度是一项重要的指标，使用 DSP 芯片开发产品可使这两项指标大大提高。例如 TI 公司的 TMS320F2810 具有高效的 32 位 CPU 内核，12 位 A/D 转换器，丰富的片上存储器和灵活的指挥系统，为高精密仪器搭建了广阔的平台。高精密仪器现在已经发展成为 DSP 的一个重要应用，正处于快速传播时期，将推动产业的技术创新。

美国德州仪器公司的 TMS320 芯片

3）DSP 芯片在汽车安全与无人驾驶领域的应用。

汽车电子系统日益兴旺发达起来，诸如装设红外线和毫米波雷达，将需用 DSP 进行分析。如今，汽车愈来愈多，防冲撞系统已成为研究热点。而且，利用摄像机拍摄的图像数据需要经过 DSP 处理，才能在驾驶系统里显示出来，供驾驶人员参考。

4）DSP 芯片在军事领域的应用。

DSP 的功耗低、体积小、实时性反应速度都是武器装备中特别需要的。如机载空空导弹，在有限的体积内装有红外探测仪和相应的 DSP信号处理器等部分，完成目标的自动锁定与跟踪。先进战斗机上装备的目视瞄准器和步兵个人携带的头盔式微光仪，需用 DSP 技术完成图像的滤波与增强，智能化目标搜索捕获。 DSP 技术还用于自动火炮控制、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等雷达数字信号处理中。

高端市场被国外公司垄断

目前， 世界上 DSP 芯片制造商主要有 3 家：德州仪器（TI）、 模拟器件公司（ADI）和摩托罗拉（Motorola） 公司，其中 TI 公司独占鳌头， 占据绝大部分的国际市场份额， ADI 和摩托罗拉公司也有一定市场。

德州仪器公司（TI） 是 DSP 业界公认的龙头老大， 公司在 1982 年成功推出了其第一代 DSP 芯片 TMS32010，由于 TMS320 系列 DSP 芯片具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点，所以逐渐成为目前最有影响、最为成功的 DSP 系列处理器。

在 TI公司主打的三个系列中， c2000 系列现在所占市场份额较小，如今 TI 官网上的 DSP产品主要以 c6000 与 c5000 为主。 TI 的三大主力 DSP 产品系列为 C2000 系列主要用于数字控制系统； C5000（C54x、 C55x）系列主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品； C6000 系列主要用于高性能复杂的通信系统。 C5000 系列中的TMS320C54x 系列 DSP 芯片被广泛应用于通信和个人消费电子领域。

C6000 系列主打产品为： C6000 DSP+ARM 处理器(12)——OMAP-L1x (5)、66AK2x (7)； C6000 DSP (94)——C674xDSP (5)、 C66x DSP (11)

C5000 系列主打产品为： C55x 超低功耗 DSP，为超低功耗的紧凑型嵌入式产品提供高效的信号处理。

TI 公司的 DSP 产品主要应用范围在机器视觉、航空电子和国防、尺寸、重量和功耗（SWAP）、音频、视频编码/解码与生物识别领域。

TI 公司官网上的主打的四款 DSP 芯片产品

目前， ADI 公司有六款主打产品，分别应用在语音处理、图像处理、过程控制、测控与测量等领域。

ADI 公司主打 DSP 产品及应用领域

摩托罗拉公司也是全球较大的 DSP 芯片生产商，其产品包括定点的和浮点的，专用的和通用的， 16 位和 24 位以及 32 位。 DSP 芯片主要应用于语音处理、通信、数字相机、多媒体、控制等领域。 主打产品有 DSP56000 系列、 DSP56800 系列、DSP56800E 系列、 MSC8100 系列、 DSP56300 系列等。

未来 DSP 技术将向以下几个方面继续发展与更新：

1）DSP 芯核集成度越来越高。

缩小 DSP 芯片尺寸一直是 DSP 技术的发展趋势，当前使用较多的是基于 RISC 结构，随着新工艺技术的引入，越来越多的制造商开始改进DSP 芯核，并且把多个 DSP 芯核、 MPU 芯核以及外围的电路单元集成在一个芯片上，实现了 DSP 系统级的集成电路。

2）可编程 DSP 芯片将是未来主导产品。

随着个性化发展的需要， DSP 的可编程化为生产厂商提供了更多灵活性，满足厂家在同一个 DSP 芯片上开发出更多不同型号特征的系列产品，也使得广大用户对于 DSP 的升级换代。 例如冰箱、洗衣机，这些原来装有微控制器的家电如今已换成可编程 DSP 来进行大功率电机控制。

3）定点 DSP 占据主流。

目前，市场上所销售的 DSP 器件中，占据主流产品的依然是16 位的定点可编程 DSP 器件，随着 DSP 定点运算器件成本的不断低，能耗越来越小的优势日渐明显，未来定点 DSP 芯片仍将是市场的主角。

FPGA芯片与DSP芯片的相爱相杀

FPGA 即现场可编程门阵列， 它是作为专用集成电路（ASIC） 领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 有了 FPGA 芯片， 可以用程序编一个新发明的 CPU 内核出来，嵌到 FPGA 芯片中去， 并且可以嵌入多个。

FPGA的基本架构

国际 FPGA 市场被四大巨头垄断， 分别是赛灵思、阿尔特拉、美高森美以及莱迪思。阿尔特拉和赛灵思是 FPGA 的发明者，其中阿尔特拉于 1983 年发明世界上第一款可编程逻辑器件，赛灵思于 1985 年公司推出的全球第一款 FPGA 产品 XC2064。 根据2017 年公司财务数据统计，赛灵思营收 23.49 亿美元， 阿尔特拉（被英特尔收购）为 19.02 亿美元，美高森美 FPGA 业务为 4.21 亿美元，莱迪思为 3.86 亿美元。 赛灵思和阿尔特拉两家公司几乎占据了整个国际市场的 90%。

2017 年 FPGA 四巨头市场占有率

FPGA 芯片与 DSP 芯片是有区别的。 DSP 是专门的微处理器，适用于条件进程，特别是较复杂的多算法任务。 FPGA 包含有大量实现组合逻辑的资源，可以完成较大规模的组合逻辑电路设计，同时还包含有相当数量的触发器，借助这些触发器， FPGA又能完成复杂的时序逻辑功能。

2016 年 FPGA 芯片的应用领域

FPGA 芯片与 DSP 芯片是有区别的。 DSP 是专门的微处理器，适用于条件进程，特别是较复杂的多算法任务。 FPGA 包含有大量实现组合逻辑的资源，可以完成较大规模的组合逻辑电路设计，同时还包含有相当数量的触发器，借助这些触发器， FPGA又能完成复杂的时序逻辑功能。

FPGA 芯片与 DSP 芯片的比较

在既强调结构灵活、 通用性，以及处理复杂算法的需求下，往往将 DSP 和 FPGA 联合起来，采用 DSP+FPGA 结构， 或者将 DSP 模块嵌入的 FPGA 芯片中，这也是未来设计的一种趋势。

告别无“芯”之痛， 国产 DSP 获突破

“核高基”重大专项从国家层面大力推动国产高端芯片的研发。 2006 年，国务院颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006 年-2020 年）》，“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”（简称“核高基重大专项”）位列 16 个科技重大专项首位，也被称之为“01 专项”。

专项的实施极大地提升了我国集成电路产业的发展速度。 2001~2016 年间，我国集成电路市场规模由 1260 亿元增加至约 12000 亿元，占全球市场份额的将近 60%，产业销售额扩大超过 23 倍，由 188 亿元扩大至 4336 亿元。国内对 DSP 方面的研究起步较晚，但是发展较快。 中电科 14 所承担起研发 DSP 芯片的任务。

10 年磨一剑， 14 所跟龙芯公司、清华大学合作开发国产 DSP 芯片华睿 1号在 2012 年通过核高基专项组验收。华睿 1号成功应用于 14所十多型雷达产品中，创造了国产多核 DSP 芯片产品应用的“三个之最”： 雷达装备应用型号最多、单台套应用数量最多和总应用数量最多。 目前， 华睿 2 号已成功研制出，并已经通过所内测试，并将很快推向市场。 下一步， 14 所计划将在华睿 3 号上采用更为先进的制造工艺，进一步提高主频， 提高通用性能， 在专用性能方面采用流处理器方式，提高专用计算的性能，同时降低功耗。

“华睿 1 号”代表国内 DSP 芯片工艺最高水平。 在处理系统设计方面采用了 DSP 和CPU 多核架构设计技术， 实测表明， “华睿 1 号”的处理能力和能耗具有明显优势，运行多任务实时操作系统十分稳定，芯片的整体技术指标达到或优于国际同类产品水平。华睿 1号填补了我国在多核DSP领域的空白，对提高我国高端芯片的自主研发能力、提升我国电子整机装备研制水平、保障国家信息安全等方面具有重大意义与影响。

华睿芯片

魂芯 1 号是由中国电子集团第 38 所吴曼青团队研制成功的， 2012 年完成测试。 魂芯一号（BWDSP100） 是一款 32 位静态超标量处理器， 属于 DSP 第二发展阶段的产品。该芯片基于 55nm 制作工艺实现的，具有完全自主知识主权。

魂芯一号

魂芯 1 号达到国际主流 DSP 芯片水平，与美国模拟器件公司（ADI） TS201 芯片新能相近。 TS201 是 ADI 公司的一款主流 DSP 芯片， 它集成了定点和浮点计算功能的高速 DSP。该处理器广泛应用于视频、通信市场和国防军事装备中，适合于大数据量实时处理的应用领域。

魂芯 1 号与 TS201 特性对比

魂芯 1 号是一款高性能通用 DSP，可广泛应用于各类高性能信号处理领域， 典型的整机装备应用包括雷达、声纳、电子对抗等。

魂芯 2 号 A 刚刚发布， 单核性能超过当前国际同类芯片性能 4 倍。 2018 年 4 月 23日， 中国电科 38 所发布了 魂芯 2 号 A， 该芯片采用全自主体系架构，研发历时 6年， 相对于魂芯 1 号，魂芯 2 号 A 性能提升了 6 倍，通过单核变多核、扩展运算部件、升级指令系统等手段，使器件性能千亿次浮点运算同时，具有相对良好的应用环境和调试手段；单核实现 1024 浮点 FFT （快速傅里叶变换）运算仅需 1.6 微秒，运算效能比德州仪器公司 TMS320C6678 高 3 倍，实际性能为其 1.7 倍，器件数据吞吐率达每秒 240Gb。

DSP 芯片在民用信息领域市场空间巨大

DSP 芯片支持通信、计算机和消费类电子产品的数字化融合。在无线领域 DSP 遍及无线交换设备、基站和手持终端； 在网络领域， DSP 涵盖从基础设施到宽带入户设备， 包括 IP 网关和 IP 电话和电缆调制解调器等。随着中国数字消费类产品需求的大幅增长，以及 DSP 对数字信号高速运算与同步处理能力的提高， DSP 的应用领域将逐渐从移动电话领域扩展到新型数字消费类领域，从而应用领域横跨 3C，且分布将日趋均衡。

DSP 芯片在智能手机中扮演重要角色。 DSP 芯片可以为移动电话带来更好的语音、音频、图像体验，可以极大提升手机单项功能的能力， 让手机运行速度更快。由于DSP 具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话迅速崛起，并创造了一批诸如GSM、 CDMA 等全数字蜂窝电话网。同时 DSP 芯片是移动电话等电子产品更新换代的重要决定因素。工信部数据显示， 2017 年，移动电话用户净增 9555 万户，总数达 14.2 亿户，移动电话用户普及率达 102.5 部/百人，比上年提高 6.9 部/百人， 移动电话需求量的稳步上升将引致 DSP 芯片等集成电路的大量需求。

2000~2017 年固定电话、移动电话用户发展情况

移动宽带需求量与 DSP 需求量呈正向变动。 基于 DSP 的 ADSL 和 HFC 作为两种最常用的宽带接入技术，同时，基于 DSP 的通用系统可以实现无线接入点通信系统，具有较好的开放性， 配置灵活， 可扩展性强，因此移动宽带需求量与 DSP 需求量呈正向变动。截止 2017 年年底，三家基础电信企业的固定互联网宽带接入用户总数达3.49 亿户，全年净增 5133 万户。移动宽带用户（即 3G 和 4G 用户）总数达 11.3 亿户，全年净增 1.91 亿户，占移动电话用户的 79.8%。随着移动宽带的普及推广未来DSP 市场需求可期。

2000~2017 年移动宽带用户 3G、 4G发展情况

IPTV 等数字消费类产品的需求日益扩张，新型数字消费领域 DSP 芯片未来市场需求可期。 基于 DSP＋FPGA 的网关实现方案可以将数字电视信号转换为组播信号， 实现有线电视业务与电话语音业务、计算机互联网业务的融合。近年来，国家大力出台扶持政策、加快培育新兴 IPTV、物联网、智慧家庭等业务。 2017 年末， IPTV 用户数达到 1.22 亿户，全年净增 3545 万户。

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