DSP芯片行業(yè)概述：己成為通信、計算機、消費類電子產品等領域的基礎器件

• 袁靜美 2023年9月14日 來源：中研網(wǎng) 1141 73
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DSP芯片行業(yè)概述

一、定義

DSP即數(shù)字信號處理技術，DSP芯片即指能夠實現(xiàn)數(shù)字信號處理技術的芯片。DSP芯片是一種快速強大的微處理器，獨特之處在于它能即時處理資料。DSP芯片的內部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，可以用來快速的實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。在當今的數(shù)字化時代背景下，DSP己成為通信、計算機、消費類電子產品等領域的基礎器件。

DSP芯片的誕生是時代所需。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術應運而生并得到迅速的發(fā)展。在DSP芯片出現(xiàn)之前數(shù)字信號處理只能依靠微處理器來完成。但由于微處理器較低的處理速度不快，根本就無法滿足越來越大的信息量的高速實時要求。因此應用更快更高效的信號處理方式成了日漸迫切的社會需求。

上世紀70年代，DSP芯片的理論和算法基礎已成熟。但那時的DSP僅僅停留在教科書上，即使是研制出來的DSP系統(tǒng)也是由分立元件組成的，其應用領域僅局限于軍事、航空航天部門。

1978年，AMI公司發(fā)布世界上第一個單片DSP芯片S2811，但沒有現(xiàn)代DSP芯片所必須有的硬件乘法器;

1979年，美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個主要里程碑，但其依然沒有硬件乘法器;

1980年，日本NEC公司推出的MPD7720是第一個具有硬件乘法器的商用DSP芯片，從而被認為是第一塊單片DSP器件。

1982年世界上誕生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列產品。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術制作，雖功耗和尺寸稍大，但運算速度卻比微處理器快了幾十倍。DSP芯片的問世是個里程碑，它標志著DSP應用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進了一大步。至80年代中期，隨著CMOS工藝的DSP芯片應運而生，其存儲容量和運算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術的基礎。

80年代后期，第三代DSP芯片問世。運算速度進一步提高，其應用范圍逐步擴大到通信、計算機領域;

90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP芯片。第五代與第四代相比系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。

進入21世紀后，第六代DSP芯片橫空出世。第六代芯片在性能上全面碾壓第五代芯片，同時基于商業(yè)目的的不同發(fā)展出了諸多個性化的分支，并開始逐漸拓展新的領域。

二、分類

DSP芯片，也稱數(shù)字信號處理器，是一種具有特殊結構的微處理器。DSP芯片的內部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。

DSP的芯片可以按照以下的三種方式進行分類。

1.按基礎特性分

這是根據(jù)DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。如果DSP芯片在某時鐘頻率范圍內的任何頻率上能正常工作，除計算速度有變化外，沒有性能的下降，這類DSP芯片一般稱之為靜態(tài)DSP芯片。

如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應的機器代碼機管腳結構相互兼容，則這類DSP芯片稱之為一致性的DSP芯片。

2.按數(shù)據(jù)格式分

這是根據(jù)DSP芯片工作的數(shù)據(jù)格式來分類的。數(shù)據(jù)以定點格式工作的DSP芯片稱之為定點DSP芯片。以浮點格式工作的稱為DSP芯片。不同的浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點格式，有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點格式。

3.按用途分

按照DSP芯片的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型的DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片。專用型DSP芯片是為特定的DSP運算而設計，更適合特殊的運算，如數(shù)字濾波，卷積和FFT等。

三、產業(yè)鏈與價值挖掘

DSP芯片強調數(shù)字信號處理的實時性。DSP作為數(shù)字信號處理器將模擬信號轉換成數(shù)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，在圖形圖像處理，語音處理，信號處理等通信領域起到越來越重要的作用。

DSP芯片下游應用：

應用DSP的領域較多，未來新應用領域有望層出不窮。根據(jù)美國的權威資訊公司統(tǒng)計，目前DSP芯片在市場上應用最多的是通信領域，占56.1%;其次是計算機領域，占21.16%;消費電子和自動控制占10.69%;軍事/航空占4.59%;儀器儀表占3.5%;工業(yè)控制占3.31%;辦公自動化占0.65%。

1)DSP芯片在多媒體通信領域的應用。

媒體數(shù)據(jù)傳輸產生的信息量是巨大的，多媒體網(wǎng)絡終端在整個過程中需要對獲取的信息量進行快速分析和處理，因此DSP被運用在語音編碼，圖像壓縮和減少語音通信上。如今DSP對于語音解碼計算產生實時效果，設計協(xié)議要求已經成為最基本的一條國際標準。

2)DSP芯片在工業(yè)控制領域的應用。

在工業(yè)控制領域，工業(yè)機器人被廣泛應用，對機器人控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高。機器人控制系統(tǒng)重中之重就是實時性，在完成一個動作的同時會產生較多的數(shù)據(jù)和計算處理，這里可以采用高性能的DSP。DSP通過應用到機器人的控制系統(tǒng)后，充分利用自身的實時計算速度特性，使得機器人系統(tǒng)可以快速處理問題，隨著不斷提高DSP數(shù)字信號芯片速度，在系統(tǒng)中容易構成并行處理網(wǎng)絡，大大提高控制系統(tǒng)的性能，使得機器人系統(tǒng)得到更為廣泛的發(fā)展。

3)DSP芯片在儀器儀表領域的應用。

DSP豐富的片內資源可以大大簡化儀器儀表的硬件電儀路，實現(xiàn)儀器儀表的SOC設計。器儀表的測量精度和速度是一項重要的指標，使用DSP芯片開發(fā)產品可使這兩項指標大大提高。例如TI公司的TMS320F2810具有高效的32位CPU內核，12位A/D轉換器，豐富的片上存儲器和靈活的指揮系統(tǒng)，為高精密儀器搭建了廣闊的平臺。高精密儀器現(xiàn)在已經發(fā)展成為DSP的一個重要應用，正處于快速傳播時期，將推動產業(yè)的技術創(chuàng)新。

3)DSP芯片在汽車安全與無人駕駛領域的應用。

汽車電子系統(tǒng)日益興旺發(fā)達起來，諸如裝設紅外線和毫米波雷達，將需用DSP進行分析。如今，汽車愈來愈多，防沖撞系統(tǒng)已成為研究熱點。而且，利用攝像機拍攝的圖像數(shù)據(jù)需要經過DSP處理，才能在駕駛系統(tǒng)里顯示出來，供駕駛人員參考。

4)DSP芯片在軍事領域的應用。

DSP的功耗低、體積小、實時性反應速度都是武器裝備中特別需要的。如機載空空導彈，在有限的體積內裝有紅外探測儀和相應的DSP信號處理器等部分，完成目標的自動鎖定與跟蹤。先進戰(zhàn)斗機上裝備的目視瞄準器和步兵個人攜帶的頭盔式微光儀，需用DSP技術完成圖像的濾波與增強，智能化目標搜索捕獲。DSP技術還用于自動火炮控制、巡航導彈、預警飛機、相控陣天線等雷達數(shù)字信號處理中。

欲了解更多行業(yè)的未來發(fā)展前景，可以點擊查看中研普華產業(yè)院研究報告《2023-2028年中國DSP芯片行業(yè)發(fā)展前景及投資戰(zhàn)略分析報告》。

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