春節期間,一則新聞並沒有引起大多數人的注意。 MPS宣布收購荷蘭初創公司Axign B.v.該公司專注於可程式設計多核 DSP(數字訊號處理器)技術,可為汽車和消費類音訊系統提供近乎零失真的訊號,同時顯著降低功耗。
前段時間,火炬芯進軍汽車音訊DSP晶元領域,並布局全資子公司向上海朱迪注資,珠海易芯計畫與迪鼎瑞、迪偉盛、瑞盛泰共同投資上海朱迪,助力上海朱迪公司DSP晶元和技術的研發, 這也標誌著火炬核心科技正式進軍汽車音訊DSP晶元領域。
乙個月前,AKM Asahi Kasei Microelectronics也推出了一款新的汽車音訊DSP。
隨著智慧型汽車需求的增加,音訊DSP(ADSP)(ADSP)作為老手再次被默默注視,一場黑暗的戰爭即將到來。
音訊DSP,你還能吃嗎?
不得不說DSP是“老東西”了,現在不管是什麼領域,這個晶元都很少被提及。 但年紀大並不意味著它不重要,也不意味著它已經被淘汰了。
與市場上的大多數晶元不同,DSP有自己的“使命”。
製表電子工程的世界。
DSP其實是“偏學生”,不像CPU可以做任何任務,DSP是響應時代需求而誕生的微處理器。 雖然“麻雀小,器官一應俱全”,但由於技能點都集中在架構和指令集設計上,DSP擅長與數碼訊號相關的各種操作。
例如,CPU就像廚師的一把刀,可以切割任何東西,而DSP就像一把削皮刀,只能剝皮,但剝皮效率最高。
造成這種分歧的原因有三個:
首先,DSP內部採用哈佛結構,在這種結構中,程式儲存器和資料儲存器使用不同的匯流排,因此具有較大的儲存器頻寬,資料的移動和交換更加方便,非常適合處理數碼訊號任務;
其次,DSP可以在更短的時間內以非常低的核心頻率完成效能更高、功耗更低的任務,非常省電;
第三,DSP有乙個特殊的硬體乘法器,如單週期乘法加法指令、反序加減法指令、塊重複指令等,甚至還專門設計了很多常用的多運算序列,以最大限度地提高每個時鐘週期所能完成的工作,大大提高了數字訊號處理的速度。
那麼,用上面的比喻來說,如果我們有一把更好的刀,我們是不是應該放棄削皮刀呢? 答案顯然不是。
這從市場資料中可以看出——2019年全球音訊DSP市場規模為1106 億美元,預計到 2027 年將達到 2.34 億美元3億美元,復合年增長率為93%。從終端應用來看,手機、智慧型家居、家庭娛樂系統、物聯網、車載系統將是DSP增長的主要驅動力。
MCU 和 SoC 環繞並抑制音訊 DSP
以“音訊DSP絕對是一款非常有用的晶元”為前提,再看音訊DSP的歷史,其生存空間其實已經被擠壓了。
早些年,由於浮點效能、計算頻率、指令集等方面的限制,市場上除了DSP方案之外,基本上沒有更好的音訊演算法方案。 長期以來,DSP、XPU 和 FPGA 都有自己的角色。
2010 年和 2014 年,ARM 相繼推出了 Cortex-M4 和 M7,此後,一些輕量級音訊演算法開始直接投入 MCU。 當時,業內有傳言稱DSP即將被ARM淘汰。
時間在不斷進步,單獨的音訊DSP晶元越來越少,廠家放入手機和各種裝置的SoC晶元非常複雜,包括CPU、GPU、NPU、ISP等一系列核心,外接DSP晶元也都放在這款SoC中。 製造商追求的目標是在單個裝置中實現主動降噪、通話降噪、通透模式和調諧等功能。
無論是 MCU 還是 SOC,擠出單獨的外部音訊 DSP,市場上對它們的討論都較少。
經過幾代,DSP目前主要以兩種產品形式存在:一種是單晶元,即外部獨立的DSP晶元,另一種是以IP或處理單元的形式整合在SOC中。
雖然DSP大部分時間都花在了隱蔽的計算和處理工作上,但它仍然具有出色的片上效能、高效設計的指令集、豐富的音訊介面資源、成熟穩定的工具鏈以及多年的深厚上下游生態系統。
正如TI前首席科學家、DSP產品創始人方進曾在2012年所說:“有些人可能認為,DSP作為一種產品,已經從一文不值到每年創造數十億美元,然後消失。 但這確實是乙個好訊息的開始。 它並沒有消失,它只是整合到每個數字處理系統中。 我們之所以這麼說,是因為我們在IC技術方面的努力已經允許在晶元中嵌入DSP。 DSP 曾經非常大,但現在它們太小了,幾乎看不見。 ”
音訊DSP的故事永無止境,尤其是近兩年,為了提公升音質,音訊DSP的使用與日俱增,與時俱進的變化也更多:
緊跟AI時代潮流,結合AI大模型,覆蓋更多音訊場景,比如在CES 2024期間,GreenW**es Technologies推出了最新的AI+DSP音訊創新技術,提供基於神經網路的超低延遲自適應主動降噪(ANC),例如,近日日本創業AI公司Qosmo Neutone旗下的新公司,允許你使用外掛程式任意使用AI模型來控制DSP;
操作演算法不斷迭代,包括三頻動態範圍控制技術、動態均衡器技術、虛擬低音、音質提公升技術、環繞聲技術、高畫質音訊降噪技術等;
例如,結合RISC-V指令集,浩芯在RISC-V DSP中推出了多款產品,包括定點DSP和浮點DSP。
本地化還有很大的空間
DSP在中國的發展起步較晚,但進展迅速。
國產DSP應該從2000年初開始,當時,國內第乙個DSP已經開發出來,在隨後的20年裡,國產DSP也經歷了逆向設計、正向設計、相容替代到完全獨立的過程。
2012年,由中國電子技術研究院第十四院牽頭的“華瑞1號”國內DSP專案通過驗收,開展大規模應用部署。 同年,中國電子技術研究院第38研究所自主擁有的國產DSP“魂核No.1”也完成了測試,其效能可以達到國際主流水平。
截至目前,DSP的國產化率並不高,資料顯示,2022年國內高階智慧型裝備製造、通訊、邊緣計算等領域對應的DSP市場規模將達到166億元,預計2025年將達到219億元。 2020年DSP晶元年需求量為34億片,而2020年國內DSP晶元產量為091億,國產化率僅為26%,與巨大的市場規模和需求形成鮮明對比,市場需求潛力強勁,自主可控,國內替代需求迫切。
不過,根據 Leifeng.com 之前的一篇文章,在特定領域,國產化率已經比較高,很有可能在2025年實現特定領域70%的目標。 在其他領域,國產DSP的自給率不足10%。
細分為音訊DSP,國內生產不斷跟進:
2022年8月,傅利葉半導體完成新一輪融資,在官方介紹中,有望填補國內車規級音訊功放晶元量產缺口;
2023年8月,信凌半導體完成A輪融資完成,將用於車規級D類功放晶元的測試、認證和量產以及車規級產品的系列化。
2023年10月,金鑫電子高效能車載DSP獲得AEC-Q100可靠性認證;
2023年11月27日,火炬核心科技發布公告稱,火炬核心科技股份有限公司全資子公司珠海億信擬與帝鼎瑞、迪威盛、瑞生泰共同投資上海朱迪公司,助力上海朱迪公司DSP晶元和技術研發,也標誌著炬芯科技正式進軍汽車音訊DSP晶元領域;
2023年11月,C*Core Technology成功研發出面向高階座艙音訊處理的DSP晶元——CCD5001,並規劃了全系列產品,CCD5001晶元產品均基於HIFI5架構核心開發的高效能DSP晶元,專為主動雜訊控制、高階環繞聲、智慧型語音互動等車載平台應用場景而設計,該晶元以ADI的ADSP-21565晶元為基準, 它是基於12nm工藝開發和生產的。
可以說,從目前國內廠商的走勢來看,汽車市場也是中國關注的焦點,或許在明年,汽車市場將成為音訊DSP的重要增長動力。 隨著汽車對更高音質的需求日益增加,單獨的音訊DSP也可能成為未來的新需求。