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DSP

2019年6月1日  来源:未来智库 作者: 提供人:nannao42......

2.5 DSP

除了以上四种主要标准化电路,非标准化逻辑电路也在各种应用领域被大量应用,DSP 是应用领域比较广泛的一种。

区别于FPGA 适用于系统高速取样速率、高数据率、框图方式编程、处理任务固定或重复、使用定点。适合于高速采样频率下,特别是任务比较固定或重复的情况以及试制样机、系统开发的场合。DSP,也称数字信号处理器,适用于系统较低取样速率、低数据率、多条件操作、处理复杂的多算法任务、使用C 语言编程、系统使用浮点。适合于较低采样速率下多条件进程、特别是复杂的多算法任务。DSP 是由通用计算机中的CPU 演变而来的,和工业控制计算机相比,DSP 这种单片机具有多重优势:一是系统结构简单,使用方便,实现模块化;二是可靠性高,可保持长时间无故障工作;三是处理功能强,速度快;四是控制功能强;五是环境适应能力强。

DSP 凭借卓越的性能,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,被广泛应用于移动通信、电机控制、汽车毫米波雷达图像处理、测量仪表等领域。

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目前,全球范围内上生产DSP 的大型厂商包括德州仪器、亚德诺半导体、恩智浦半导体。

从营业收入上看,全球DSP 芯片主要供应商有TI、ADI、NXP,其中TI 占有最大的市场份额。2018 年TI 全球营收157.84 亿美元,。ADI 公司在DSP 芯片市场上也占有一定的份额,2018 年营收62.01 亿美元。飞思卡尔的前身为摩托罗拉半导体部门,后独立,2015 年,恩智浦完成对飞思卡尔的收购,2018 年恩智浦半导体全球营收94.07 亿美金。从利润上来看,除了德州仪器保持稳定增长外,其余厂商均因市场竞争加剧利润率出现较大波动,2018 年德州仪器净利率35.35%,亚德诺半导体24.12%,恩智浦半导体24.00%。

从产品上看,德州仪器的产品相比于其他公司拥有较大优势,一是德州仪器的DSP 兼具价格低廉、简单易用、功能强大等特点。二是公司占据高端市场,产品种类齐全,包括用于数字控制系统的C2000 系列;用于低功耗、手持设备、无线终端应用的C5000 系列;还有面向高性能、多功能、复杂应用领域的C6000 系列。三是覆盖应用领域广泛,既可以应用于国防军工领域,也应用于点钞机、生物识别、移动无线电等民用领域。亚德诺半导体公司的产品覆盖面没有德州仪器广泛,但是产品性能较为独特,公司追求极佳的功耗性能,Blackfin系列处理器包含动态功耗管理(DPM)功能,让开发者能实现根据程序的运行需要对所需的处理能力实现灵活的功耗配比。恩智浦半导体的DSP 起步较晚,但目前的568xx 系列兼具处理能力和多控制功能,广泛应用于直流无刷电机中。

依据DSP 主流厂商产品的特点,可以预计未来DSP 技术将向以下几个方面继续发展与更新:一是DSP 芯核集成度越来越高,通过缩小DSP 芯片尺寸,实现了DSP 系统级的集成电路;二是为了面向复杂应用领域,可编程DSP 芯片将成为未来主导;三是定点DSP 仍占据主流,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。

总体上来看,通过对多种计算类芯片全方位对比,计算类芯片经过几十年的发展,CPU 不再一枝独秀,多种新应用领域对复杂计算产生强大需求,由此产生专注于图像处理的芯片GPU;可以灵活编程,大幅缩短开发周期的芯片FPGA;进行了定制设计优化,在特定应用场景下功耗及量产成本较低的ASIC 芯片; 以及融合数字信号处理算法,专用于数字信号处理领域的DSP 芯片等都得到了广泛的应用与快速的发展。目前,计算类芯片已经形成了以CPU、GPU、FPGA、ASIC、DSP 并行发展的新趋势,可以预见,随着未来5G 通讯、传感器(MEMS)、可穿戴设备、物联网、工业机器人、VR/AR 以及人工智能等新兴领域市场的发展扩大,对计算类芯片性能、技术、能耗等方面的需求将继续驱动各种计算类芯片在技术上得到更加快速的发展。

公司方面,计算类芯片细分行业普遍呈现高度集中化、头部企业垄断市场的格局。除ASIC 领域传统电子巨头和电子初创新势力角力外,桌面CPU 行业传统霸主英特尔与后起之秀AMD 两强争霸,移动CPU 领域高通地位短期内不可撼动,但长期来看,随着苹果、华为海思半导体等芯片研发能力较强、资本实力雄厚的公司逐步由内部销售转向外部销售,移动CPU 市场格局将发生根本变化;GPU 领域英伟达凭借先发优势持续压制AMD,趋势仍将延续。FPGA 领域赛灵思依靠庞大的技术专利数量领先于全球其他公司; DSP 领域德州仪器依靠产品价格低廉、简单易用、功能强大的优势领跑细分行业。

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