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DSP芯片

发布时间：2022-09-20 14:18

作者：Ameya360

来源：网络

阅读量：2936

　　DSP芯片，即数字信号处理器（Digital Signal Processing）。是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器具。

其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。

DSP芯片

基本结构

　　1.哈佛结构；2.流水线操作；3.专用的硬件乘法器；4.特殊的DSP指令；5.快速的指令周期。

　　哈佛结构

　　哈佛结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍。由于程序和存储器在两个分开的空间中，因此取指和执行能完全重叠。

　　流水线与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行的时间，从而增强了处理器的处理能力。处理器可以并行处理二到四条指令，每条指令处于流水线的不同阶段。

　　CLLOUT1，取指 N N-1 N-2，译码 N-1 N N-2，执行 N-2 N-1 N，专用的硬件乘法器，乘法速度越快，DSP处理器的性能越高。由于具有专用的应用乘法器，乘法可在一个指令周期内完成。

　　特殊的DSP指令DSP芯片是采用特殊的指令。快速的指令周期哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计可使DSP芯片的指令周期在200ns以下。

优点

　　DSP的运算速度比其它处理器要高得多，以FFT、相关为例，高性能DSP不仅处理速度是MPU的 4～10倍，而且可以连续不断地完成数据的实时输入／输出。DSP结构相对单一，普遍采用汇编语言编程，其任务完成时间的可预测性相对于结构和指令复杂（超标量指令）、严重依赖于编译系统的MPU强得多。

以一个FIR滤波器实现为例，每输入一个数据，对应每阶滤波器系数需要一次乘、一次加、一次取指、二次取数，还需要专门的数据移动操作，DSP可以单周期完成乘加并行操作以及3～4次数据存取操作，而普通MPU完成同样的操作至少需要4个指令周期。因此，在相同的指令周期和片内指令缓存条件下，DSP的运算送到可以超过MPU运算速度的4倍以上。

　　正是基于 DSP的这些优势，在新推出的高性能通用微处理器（如Pentium、Power PC 604e等）片内已经融入了 DSP的功能，而以这种通用微处理器构成的计算机在网络通信、语音图像处理、实时数据分析等方面的效率大大提高。

应用

　　（1）信号处理--如，数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、相关运算、频谱分析、卷积等。

　　（2）通信--如，调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回坡抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、波形产生等。

　　（3）语音--如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音储存等。

　　（4）图像/图形--如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等。

　　（5）军事--如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航等。

　　（6）仪器仪表--如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等。

　　（7）自动控制--如引擎控制、深空、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制。

　　（8）医疗--如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。

　　（9）家用电器--如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视等

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

行业新闻

工业、汽车芯片市场，出现复苏信号

　　功率芯片大厂在2024年全面掉出了全球排名前十的阵营。根据Gartner的数据，美光和联发科的高成长，在2024年的统计中成功替代德州仪器、意法半导体，上榜全球TOP10。　　全球排名变动的背后，是汽车和工业市场销售疲软导致。然而，最近不少信号都在暗示：下半年汽车、工业领域半导体都会复苏。　　TI发布了最新的第二季度财报，TI CEO哈维夫·伊兰(Haviv Ilan)说到：“越来越多的证据和信号表明，所有渠道、所有地区的工业市场都正在复苏。”　　无独有偶，意法半导体也表达了类似的信号。意法半导体在发布财报后表示，公司对未来的营运状况持乐观态度，认为“谷底已过”。　　01四大巨头，财报飘绿　　我们来分别看一下，德州仪器、意法半导体、恩智浦和瑞萨，这四大巨头的财报数据。　　德州仪器第一季度营收达到了40.7亿美元，同比增长11%，净利润11.8亿美元。除了个人电子产品出现季节性的下滑，其他细分市场都实现了环比增长。模拟芯片业务是主要驱动力，营收达到32.1亿美元，同比增长13%，营业利润12.06亿美元，同比增长20%。模拟芯片的强劲表现，是因为汽车、工业和通信设备等领域的增长。　　嵌入式处理业务营收6.47亿美元，同比微降1%，营业利润下降62%，面临的市场竞争和需求波动。其他业务(包括DLP产品和计算器)营收2.12亿美元，同比增长23%，但营业利润受重组费用等因素影响下降55%。　　对于第二季度的营收，德州仪器预计在41.7亿美元至45.3亿美元之间。这一数字远超华尔街平均预期的41.2亿美元。也正是因为预期的增长，在财报公布的当天，TI的股价上涨了5%。　　意法半导体的第一季度数据不是很理想。Q1营收25.17亿美元，同比下降27.3%，环比2024年Q4下降24.2%，远超费城半导体指数成分股平均15%的营收降幅。　　其中，APMS产品组营收14.66亿美元，同比下降28%，其中功率与离散产品收入暴跌37.1%至3.97亿美元，运营利润从去年同期的7700万美元逆转为亏损2800万美元，主要受工业控制与新能源汽车充电桩订单延迟拖累;　　模拟、MEMS与传感器板块收入10.69亿美元，同比下降23.9%，智能手机MEMS传感器出货量下降18%反映了消费电子库存调整的持续影响。　　MDRF产品组营收10.48亿美元，同比下降26.5%，嵌入式处理板块(通用微控制器)收入下降29.1%，射频与光通信板块收入下降19.2%，汽车雷达芯片与手机射频前端需求双双疲软。　　恩智浦最新的业绩表现不佳。恩智浦本季度营收为28.4亿美元，符合指导区间中值，同比下降9%，环比下降9%。从具体的市场来看，占比最大的汽车市场本季度营收为16.74亿美元，同比下滑7%，环比下滑6%;工业与物联网市场本季度营收为5.08亿美元，同比下滑11%，环比下滑2%。　　瑞萨的财报也不太好看。瑞萨2025年第一季度(1 月-3 月)的财务业绩(基于非 GAAP)显示，销售额同比下降 12.2% 至 3088 亿日元，毛利率同比增长 0.1 个百分点至 56.7%。　　其中，占比最大的车用市场营收为1553亿日元，同比下滑12.8%，环比增长4.4%。虽然和上季度相比有所增长，但与2024年Q3之前不断增长的车用市场相比，有明显的萎缩。瑞萨CEO表示，就汽车业务而言，市场仍较为保守，主要处于观望状态。　　02工业、汽车市场，出现复苏信号　　尽管四大巨头财报，并不是非常亮眼，但对于下半年的汽车、工业市场，都表达了乐观的想法。　　德州仪器表示，从周期角度来看，我们在第一季度持续复苏，上次提及有三大终端正在实现同比增长并呈现复苏态势，分别是个人电子市场、企业系统和通信设备。工业也加入了复苏行列，而工业对我们而言是一个规模庞大的市场。我们在24Q4已经看到了一些复苏迹象，但基于25Q1的情况来看，我认为这种复苏与关税无关。　　意法半导体认为汽车市场呈现一些好转迹象。意法半导体总裁兼首席执行官Jean-Marc Chery指出：“公司订单出货比(book-to-bill ratio)高于1，订单量环比显著增长。”并且，对于整体面向汽车行业的发展策略，Jean-Marc Chery提到，意法半导体在持续推进汽车电子化和汽车数字化相关策略。　　数字化方面，汽车微控制器(MCU)是公司中期以来的营收增长驱动力之一。在中国、欧洲、中东、非洲以及美洲地区，无论是OEM厂商还是Tier1供应商，都有强劲的产品导入(design-in)势头。　　实际上，不少数据机构之前都预测，下半年汽车和工业芯片将迎来复苏拐点。　　IDC最新报告显示，2025年全球半导体市场年增15.9%，该数据虽较去年20%成长率略有放缓，但仍整体将维持健康发展，其中车用及工业用领域半导体则有望在今年下半年(H2)触底。　　另一家分析机构TechInsights也预测称，2025年通信、工业和车用等领域的库存水位有望降低，下半年需求可望复苏，预计包括功率半导体，IC等广泛意义的半导体市场整体预计将呈现低个位数的增长。　　汽车市场在今年出现了两极分化的情况。　　类似MCU、PMIC等通用型芯片，因为产能过剩及传统燃油车需求疲软，库存压力持续至2025年二季度末，预计三季度初趋近历史平均水平。　　功率器件方面，碳化硅(SiC)供需缺口因产能扩张收窄，仅高端IGBT维持结构性短缺，市场复苏节奏分化——功率器件于二季度反弹，通用芯片延迟至三季度。　　现货市场的情况又如何?　　根据Quiksol的消息，受电动汽车及智能驾驶需求爆发，NXP车规级MCU及雷达芯片需求上涨，目前原厂交付周期变长。MCU在市场上的现货价已经环比上涨10%～15%。其余产品的需求较为平稳。　　而ST近期在现货市场比较火热，尤其是通用料。3月，ST通用料相较年初已有进一步涨价，但价格倒挂的现象仍未完全消除，仅是有所缓解。涨价更像是一种理性回调，价格逐步恢复至相对合理的水平。此外，最近几周受关税影响，ST也出现了涨价情况。　　工业芯片市场在今年温和复苏。主要的核心动力是：中国“新基建”投资及欧美制造业回流。　　尽管2024年库存仍高于历史水平，但随着库存消化在二季度完成、政策驱动需求三季度回升，工业芯片市场将于下半年实现库存优化，降息对需求的提振则需至年底显现。　　德州仪器财报显示，工业领域在连续七个季度环比下滑后，收入实现高个位数环比增长;此外，企业级系统增长中个位数百分比，通信设备环比增长约10%。　　Jean-Marc Chery在业绩交流会上则提到，目前较为确定工业领域在第一季度将是触底的收入表现，第一季度订单相比第四季度已经有所增长，整体库存水平在逐渐下降，尤其是智能工业领域表现明显，电力与能源领域的库存下降幅度相对较小。　　03关税影响，仍然存在　　从目前的情况来看，尽管全球市场有所回升，但今年的关税影响还是非常大的。由于美国关税的影响，目前大部分机构，都认为2026年全球半导体市场会出现萎缩。TechInsights预测萎缩的市场大概会在34%左右。　　TI也回应了关税的影响。TI表示，在中国的重要客户占据去年总营收的19%，在今年Q1占据了20%，中国市场至关重要。我们正在与客户密切合作，了解他们各自的需求，以便在第一时间为他们提供支持，缓解他们对2025年下半年乃至2026年可能出现情况的担忧。　　目前TI为了支持客户，库存支持上一部分是寄售库存。还有一部分是存放在距离客户制造工厂很近的地方。简单来说，德州仪器会具备一定的灵活性，具体操作需视不同客户的情况而定。　　Counterpoint研究副总监Brady Wang对记者分析，“由于宏观经济疲软及关税政策带来的不确定性加剧，我们已将汽车半导体需求复苏的预测时间从2026年第一季度推迟至2026年第二季度。近期多家汽车半导体企业的大规模裁员已印证这一调整。”　　几天前，意法半导体宣布未来三年将在全球裁员约2800人，旨在调整企业布局和削减成本。这次裁员比例达6%左右，预计意大利和法国的业务都将受到影响。　　美国投行杰富瑞集团在一封给客户的信里写道，关税带来的任何中断和不确定性都可能打压传统芯片的需求，从4月份开始，预计半导体需求和销售将以比此前预期更快的速度放缓，所以分析师决定下调英飞凌2025财年的业绩预期，对意法半导体、奥地利微电子(AMS)的业绩前景更是持“高度谨慎”的态度。

2025-05-12 11:41 阅读量：210

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