數字芯片之數字信號處理器DSP

今天寫寫DSP芯片，不過找到的資料時間上比較久遠，這次不準備寫太多數據，只介紹下基本知識和發展邏輯，以及相關上市公司。

01什么是DSP芯片？

DSP 芯片又叫做數字信號處理器，這是一種快速強大的微處理器，它采用特殊的軟硬件結構，特別之處在于它能即時處理數據，可以用來快速實現各種數字數字信號處理算法。

DSP 的作用是將模擬信號轉換成數字信號，用于專用處理器的高速實時處理。它具有高速、靈活、可編程、低功耗的界面功能，在圖形圖像、語音、信號處理等通信領域起到越來越重要的作用。

在 DSP 芯片出現之前，數字信號處理只能依靠微處理器來完成，但由于微處理器處理速度不快，無法滿足越來越大信息量的高速實時要求。隨后 DSP 芯片的出現滿足了這些需求，應用領域也變得廣泛。

DSP 芯片應用廣泛，數字化時代下 DSP 已成為通信、計算機、消費類電子產品和自動控制、軍事與航空等領域的基礎器件。

目前世界上 DSP 芯片制造商主要有三家，德州儀器、模擬器件公司和摩托羅拉。原本以為摩托羅拉已經消失了，沒想到還能在這碰到。

德州儀器是龍頭，占據絕大部分國際市場。產品主要應用于機器視覺、航空電子和國防、尺寸、重量和功耗、音頻、視頻編碼解碼與生物識別等領域。

摩托羅拉公司也是全球較大的 DSP 芯片生產商，其產品包括定點的和浮點的，專用的和通用的，16 位和 24 位以及 32 位。DSP 芯片主要應用于語音處理、通信、數字相機、多媒體、控制等領域。

02DSP發展趨勢

集成化和可編程是 DSP 芯片的發展趨勢。

縮小 DSP 尺寸一直是技術的發展趨勢，目前DSP芯片多使用 RISC 架構，隨著新工藝引入，越來越多廠商開始改進DSP芯核，并把多個 DSP 芯核、MPU 芯核及外圍電路集成在一個芯片上，實現了系統級的集成電路。

隨著個性化發展的需要，DSP 可編程化為生產廠商提供了更多靈活性，廠家可以在同一個 DSP 芯片上開發出更多不同型號特征的系列產品，

這也使得廣大用戶對于 DSP 的升級產生了替換需求，如冰箱、洗衣機，這些原來裝有微控制器的家電如今已換成可編程 DSP 來進行大功率電機控制。

目前市場上所銷售的 DSP 器件中，占據主流的依然是16 位的定點可編程 DSP 器件，隨著 DSP 定點運算器件成本不斷降低，能耗越來越小的優勢日漸明顯，未來定點 DSP 芯片仍將是市場的主角。

當然，市面上不光 DSP 這一類芯片具備可編程的特點，還有一類FPGA也具備可編程特點。

FPGA叫做現場可編輯門陣列，它是專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。

有了 FPGA 芯片，可以用程序編一個新發明的 CPU 內核出來，嵌到 FPGA 芯片中去，并且可以嵌入多個，后續我們會對這種芯片進行詳細分析。

03DSP和FPGA有什么區別？

首先，DSP 是專門的微處理器，按照指令的順序流來編程，適用于條件進程，特別是較復雜的多算法任務，通用性較弱，具有軟件靈活性，對較低速的事件串聯執行，但處理前可能會有些延遲。

FPGA 是以框圖方式編程，很容易看數據流。它既可以完成較大規模的組合邏輯電路設計，又能完成復雜的時序邏輯功能。通用性比DSP更強，而且具有硬件的高速性。

FPGA 不能處理多事件，因為每個事件都有專用的硬件，但是采用這種方式可以使各個事件同時執行。

在既強調結構靈活、通用性，又需要處理復雜算法的需求下，往往將 DSP 和 FPGA 聯合起來，采用 DSP+FPGA 結構，或者將 DSP 模塊嵌入的 FPGA 芯片中，這也是未來設計的一種趨勢。

04優秀國產DSP芯片

國內 DSP 芯片研究起步較晚，但發展較快。比較有名的兩款國產 DSP 芯片，一個是華睿芯片，另一個叫做魂芯。

中電科14所研發的華睿1號目前用于多種雷達產品，處理系統設計方面采用了 DSP 和 CPU 多核架構設計技術，在處理能力和能耗上具有明顯優勢。

同時，運行多任務實時操作系統十分穩定，芯片的整體技術指標達到或優于國際同類產品水平。

華睿 2 號已經成功研制，并通過了所內測試，華睿 3 號將采用更先進工藝，提高主頻和性能的同時降低功耗。

魂芯 1 號是由中國電子集團第 38 所研制成功的，2012 年完成測試。這是一款 32 位靜態超標量通用處理器，屬于 DSP 第二發展階段的產品。

該芯片基于 55nm 制作工藝實現的，具有完全自主知識主權，其性能與美國模擬器件公司（ADI）TS201 芯片相近?？蓮V泛用于各類高性能信號處理領域，典型整機裝備應用包括雷達、聲納、電子對抗等。

魂芯 2 號也已經發布，單核性能超過同期國際同類芯片性能 4 倍。

05相關國產DSP上市公司

最后介紹下國產 DSP 芯片主要廠商，其中包括國睿科技、四創電子、振芯科技、杰賽科技、衛士通。

由于美國將包括中國電子科技集團在內的多家企業列入了出口管制清單，所以中國電科旗下的國睿科技、四創電子、杰賽科技、衛士通都上了名單，可見美國人看到了中國 DSP 芯片的蓬勃發展。

1.國?？萍嫉拇蠊蓶|就是中電科 14 所，成功研發了華睿芯片系列，而且華睿 2 號已經開始進入民用市場。

2.四創電子大股東是博微子集團，作為中國電科二級成員單位，統一管理 8 所、16 所、38 所以及 43 所。

其中 38 所不僅成功研制了魂芯芯片，還培育了智能停車和太赫茲安檢儀兩大軍民融合項目，市場規模高達千億。

3.振芯科技是自主可控 AD-DA 芯片佼佼者，公司雷達 TR 組件產品增速較快，ADC/DAC 產品有望進入 5G 通信基站，只是之前因為實控人入獄，對公司經營造成很大影響。

4.杰賽科技大股東電科通信子集團目前委托管理中國電科 7 所、34 所、39所、50 所和 54 所。

中電科 54 所號稱“軍中華為”，是軍工全產業鏈的通信龍頭，具備很大的增長潛力。

杰賽科技還將充分受益于集團資產證券化提速和科研院所改制帶來的紅利，內生外延并舉，享受軍工信息化和通信行業升級換代帶來的機遇。

5.衛士通是 5G 安全標準的主要制定者與方案參與者。

目前網絡安全行業正在從產品采購模式轉向安全運維保障模式。模式轉變不僅增大行業空間，還大幅降低銷售費用率，并且大幅提高行業進入門檻，市場將向龍頭公司集中。

網絡安全運維主要分為政、企、軍市場，市場空間巨大，僅央企范圍的安全運維市場可達 100 億。若加上成規模的地方國企，則市場保守估計可達 200 億。

衛士通憑借央企身份，在央企網安運維方面優勢明顯，未來有望繼續擴展到政府、軍隊領域。

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