国产DSP大盘点

国产DSP大盘点

2020年，中国进口各类芯片的总额攀升至3800亿美元，连续6年超过石油进口额，成为贸易逆差的最大来源，占全球芯片需求量的45%以上。在这一形势下，以美国为首的欧美国家却不断通过“贸易摩擦”、各种制裁和禁运，对出口到中国的芯片特别是高端芯片“卡脖子”。

DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）是一类嵌入式通用可编程微处理器，主要用于实现对信号的采集、识别、变换、增强、控制等算法处理，是各类嵌入式系统的“大脑”，应用十分普遍。DSP与CPU（中央处理器）、GPU（图形处理器）、FPGA（现场可编程门阵列）通常被看成是高端芯片的“四大件”，其国产化替代对于提升芯片自给率具有重要意义。

我国的国产DSP虽然起步较晚，但发展很快，在某些特定领域的国产化率已经较高，2025年非常有可能实现70%的目标。国产DSP在某些领域国产化率已达80%以上。相比CPU、GPU和FPGA，同属于高端芯片的DSP受关注程度明显低很多。DSP芯片一般采用程序总线和数据总线分开的哈佛架构，常常具有专门的硬件加速模块，能够快速实现各种数字信号算法处理与实时控制。

虽然受关注程度不如CPU，起步较晚的国产DSP发展却很快。全球第一块单片DSP在1980年诞生，此后，TI、ADI、摩托罗拉等公司不断推出不同档次的DSP产品并逐步占领全球市场。目前全球95%的市场被这三家垄断，其中TI的占比高达70%。

芯片厂商	德州仪器公司（TI）	模拟器件公司ADI	摩托罗拉（Motorola） 公司
主要产品	TMS320C2000 系列主要用于数字控制系统。TMS320C5000（C54x、 C55x）系列主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品。TMS320C6000 系列主要用于高性能复杂的通信系统。	ADSP2101/2103/2105 ADSP21000/21020 ADSP21060/21062 TS101/201	DSP56000 系列、 DSP56800 系列、DSP56800E 系列、 MSC8100 系列、 DSP56300 系列等。

我国在“十一五”规划期间，通过“核高基”科技重大专项部署了多个国产高性能DSP的研制任务。2012年，由中国电科第十四所牵头研制的“华睿1号”国产DSP课题通过验收，并开展大规模应用部署。同年，由中国电科第三十八所自主研制的“魂芯1号”国产DSP也完成了测试，性能可以达到当时国际主流水平。

与衡量其它逻辑计算芯片类似，DSP的主要指标包括其工作主频、每秒运算次数、内存大小、接口类型和数量等。从目前来看，DSP需要满足各种嵌入式系统集成化、智能化、模块化、低功耗的发展趋势，将朝着数据处理能力越来越强、接口集成度越来越高、功耗越来越低等方向发展。

挑战虽多，但相比CPU的高端国产替代，DSP从芯片设计到工艺实现再到生态构建都更容易实现自主可控，还能更适应国内市场的需求。汪东说：“国际巨头DSP公司的部分芯片指令集知识产权保护已过期，因此至少从国内看，研发与这类DSP芯片指令集兼容的国产DSP不需要通过授权。” ARM、x86等CPU体系结构（含指令集）更新频繁，导致用户无法摆脱原厂的架构授权，而DSP指令集更新速度远低于CPU，这意味着它基本上不再需要原厂授权，可以从源头上解决卡脖子问题。不过，由于DSP芯片设计也需要使用EDA工具，因此在这一环节面临的挑战与CPU一样。

制造环节，国内的制造水平也足以支撑高端DSP。国内最先进的高端DSP用到了12～14nm制程，而对于面向工业控制的中低端DSP，使用55nm甚至110nm工艺就够了。除了硬件方面的挑战，软件生态也是国内芯片实现高端突破面临的共同挑战。幸运的是，DSP的计算任务比较专一，生态链相比CPU短很多，不需要适配很复杂的操作系统、数据库等基础软件和各种各样的上层应用软件，这样构建和推广全自主的国产DSP更加容易。”

相比CPU的国产替代，DSP实现高端国产替代无论是技术还是生态层面都更有优势。特别是，DSP在某些特殊领域已经有超过80%的国产化率，能够满足要求严苛的场景需求，在民用市场也有希望快速提升国产化率，实现从不到10%到70%甚至更高国产化率的快速跃升。

    2015-2020年中国DSP芯片行业市场规模及需求量统计

2020年中国DSP芯片消费结构

 2015-2020年我国DSP芯片产量走势图

我国主要DSP芯片企业及其DSP产品

	魂芯	华睿	银河 飞腾	进芯	中科昊芯
合作方/资方	中国电科38所及所属子公司安徽芯纪元科技有限公司	中国电科14所及子公司北京国睿中数科技股份有限公司、清华大学、龙芯中科	国防科技大学计算机学院	中国电科 58 所副总工程师黄嵩人离职创建湖南进芯电子科技有限公司	中国科学院自动化研究所及其成果转化企业北京中科昊芯科技有限公司
代表产品	魂芯 II-A、魂芯 I BWDSP100	华睿 1 号、华睿 2 号	YHFT-D4（银河飞腾DSP/700/800/900SMT）、YHFT-QDSP	AVP32、ADP32、ADP16	HXS320F2802 XHXS320F2803X两系列已量产
产品覆盖领域	雷达、电子对抗、通信、图像处理、医疗电子、工业机器人	雷达、消费	图像处理	工业控制、航天、医疗、通信	伺服驱动、工业控制及新能源等
应用市场	军方	军方	军方	军方+民用	民用
实际应用	多个国防科技装备型号、空警500	十多型雷达产品、歼20		破壁机、电钻、筋膜枪等
最小制程	28nm	40nm
产品实物