安徽芯纪元：打造具有中国“魂”的DSP“芯”

DSP自诞生以来，得到了飞速的发展，如今，DSP芯片已经向多元化和专业化方向发展。但世界上 DSP芯片市场主要由德州仪器、ADI和摩托罗拉国外垄断，其中TI独占鳌头。1982 年TI成功推出了其第一代 DSP 芯片TMS32010，由于其具有价格低廉、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。但近几年TI并没有继续在高性能处理器的演进，这也给了国内发展DSP处理器的机会。

 
国内对 DSP 方面的研究起步虽然较晚，但是发展却较快。国内的一些DSP企业已经可以媲美TI和ADI的产品了，“在实际案例下，国内的DSP处理器的效能更高或者相当”，在第九届中国（西部）电子信息博览会上，安徽芯纪元的许聪博士告诉记者。
 
国产DSP芯片代表——“魂芯”
 
安徽芯纪元成立于2019年5月，脱胎于38所的集成研发中心。他们按照正向的方式研究自主可控的DSP产品，公司代表性产品代号“魂芯”。意味“中国魂，民族芯”。
 
据许博士的介绍，“魂芯一号”是安徽芯纪元的第一款32位高性能通用浮点DSP，从指令集、体系结构到软件开发环境完全自主设计。它的运算能力达每秒180亿次浮点操作，是ADI公司同类产品TS201性能的4倍。


 
“魂芯二号A”是公司的第二款自主DSP产品，相比“魂芯一号”，其处理器核、指令体系、外设接口都全面升级，运算能力更是达到了每秒钟千亿次浮点操作，是“魂芯一号”性能的6倍提升。其单核可实现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。


 
2020年上半年，安徽新纪元又推出了“魂芯二号B”，许博士告诉笔者，它是一款全自主架构设计的32位浮点军品级DSP，主要用在弹载、对抗、SAR成像等。许博士说到，目前公司也在探索民用市场的应用，而“魂芯二号B”的低速接口是符合民用需求的，有一定的应用空间。


 
许博士还透露，目前“魂芯三号”还在研制中，“魂芯三号”是一款异构的DSP处理器，比“魂芯二号A”性能提高3倍，预计明年能问世。
 
综合来看，国内的DSP芯片在性能方面并不比国外差，但是许博士也直言，相比国外的DSP大厂，国内企业在应用需求的调研还不够充分，应用领域也还不足。
 
在发展DSP芯片的同时，安徽芯纪元也将目光放在了AI芯片、MCU和一些模拟器件上，这样的产品规划也是基于一些客户的特定需求，同时，安徽新纪元有更大的目标，那就是打造以DSP为核心的软硬结合的系统级平台。
 
其中其“魂芯AI”芯片主要用来进行一些可见光、SAR成像的图像识别、视频识别等。而“魂芯”MCU最大的特点在与其兼容ST的STM32系列MCU处理器，性能也与STM32F103型号产品相当。
 
DSP的发展趋势
 
说到DSP的发展，就不得不谈一下它与FPGA的关系，在许博士看来，FPGA正在往前瞻的预处理和信号处理去延伸，而DSP在嵌入式领域有很大优势。安徽芯纪元也在采用DSP+CPU异构的形式，进行预处理延伸，他指出，这种异构的形式也将是主流发展方式。后续也将往定制化DSP产品方向发展。
 
许博士指出，未来DSP的发展首先要在内核上进行优化，然后缩小DSP芯片尺寸一直是 DSP 技术的发展趋势，芯纪元也在进行2.5D、3D、SiP等先进封装的探索。多个DSP芯核和外围电路单元集成在一个芯片上也是一种发展趋势。据许博士告诉记者，公司已经开始进行“魂芯”SIP模块的一些研究，例如其中有集成4颗DSP通道处理SiP模块。


 
软硬结合也是一大方向，安徽芯纪元也为“魂芯”系列芯片开发了ECS（Efficient Coding Studio）的可视化集成开发环境。此外，还有针对“魂芯”系列芯片的嵌入式实时操作系统EPOS。未来，安徽新纪元将秉承“软件定义系统装备”的使命。