DSP推进现代通信的发展

据著名的市场调查研究公司Forward Concepts日前发布的最新统计报告显示，2000年全球DSP出货总值达61.4亿美元，比1999年增长40%；据这份报告预测，2001年全球DSP出货总值将达67.5亿美元，增幅将降至10%。

在2000年全球DSP市场销售额排名榜上， TI仍然位居榜首，销售额比上一年增长29%，但其在全球市场上的占有率却从上一年的48%降至44%；Agere Systems（前Lucent微电子部)公司排名第二位，销售额比上一年增长27%，但其在全球市场上的占有率也从上一年的25%降至22.8%；Motorola以及ADI在全球DSP 市场上的销售业绩也略有增长，Motorola公司的销售额比上一年翻了一番，该公司在全球市场上的占有率从上一年的11.5%增至13.2%，而ADI在2000年全球DSP 市场上的销售额也比上一年增长了65%，其在全球市场上的占有率则从上一年的8.2%增至10.2%。

Forward Concepts去年发布的一份统计和预测报告显示，目前世界DSP产品市场每年正以30%的增幅大幅度增长，其增长的速度比整个半导体工业快50%。Forward Concepts预计，在21世纪的头5年里，全球DSP 市场规模的增长速度将超过30%，到2002年，全球DSP市场总销售额将达130亿美元，到2007年，将达500亿美元。

美国半导体行业协会(SIA)日前发布的调查统计报告显示，近年来世界移动通信市场的迅猛发展，大大地促进了全球DSP芯片的销售。世界上最大的DSP芯片制造厂商TI公司表示，近年内该公司将能够研制出更先进的DSP芯片，以便满足不断增长的全球移动通信市场的新需求。

在如此巨大的全球DSP市场蛋糕面前，云集了一批世界级的电子厂商，除了TI之外，还有Lucent、Motorola、Zilog、ADI等公司也纷纷推出其DSP产品系列。在DSP和MSP（混合信号产品）市场，TI也独占鏊头。TI、Analog Devices、Lucent和Motorola 几家公司占领了可编程 DSP 的大部分市场，只有很小的一部分是由 Hitachi、NEC、STMicroelectonics和Zilog等公司占据。

在信息时代，现代通信技术突飞猛进，具有代表性的新产品是移动通信网络及其设备、Internet及其高速接入设备和卫星通信网络及其接收终端等，研制这些通信设备无一例外地都要借助以DSP为核心的技术及产品。

TI不久前制定的该公司在21世纪初的产品发展战略是: 以DSP产品为核心，融合MCU、MPU和存储器等多种产品和技术，为用户提供统一的数字信号处理解决方案（DSPS）。TI公司推出的TMS320系列DSP产品，可供用户开发数字信息处理系统，例如可以利用TMS320C54芯片完成语音编码器、信道编码器、解调、校验和修正误差等一些移动通信中的功能；可以利用TMS320C31完成双通道宽带音频压缩编码，实现自适应话音回波抵消器；还可以利用TMS320C80芯片实现视频图像压缩编解码器，完成包括运动预测以及DCT变换算法在内的信号处理，其计算量高达每秒10亿次以上。

TI公司还根据客户的实际需要，不仅仅为客户提供DSP芯片，而且还随芯片提供基于某种实际应用的整套DSPS。到目前为止，TI已经为世界各地将近2.5 万家通信厂商以及电子厂商提供了多项先进的DSPS，这种DSPS不仅包括DSP及其辅助电路，还包括A/D、D/A电路,系统技术以及整套系统软件等，从而给用户的新产品开发提供了极大的方便。

TI公司一贯以其TMS320作为拳头产品，重拳出击全球DSP市场，声誉鹊起。 在这个系列产品当中，尤以TMS320C25、TMS320C1X、TMS320C5X以及TMS320C8X 等最受青睐。TI还有三款基本平台:TMS320C2000、TMS320C5000以及TMS320C6000。专家们预测，TI的这三系列产品将成为21 世纪初该公司的DSP主流产品，并且TMS320C25、TMS320C1X、TMS320C5X以及TMS320C8X的价格将会逐年上浮，而新推出的TMS320C2000、TMS320C5000以及TMS320C6000的价格则将逐年作较大幅度的下调，从而使用户更对这三款新产品刮目相看。

系列芯片中TMS320C2000，'C20X属于16位定点DSP，速度为20MIPS，可用于电话等通信产品；TMS320C5000系列芯片属于低功耗高性能DSP，16位定点，速度为40～200MIPS，可用于有线通信和无线通信设备、IP电话、寻呼机以及多种便携式信息系统等；TMS320C6000系列芯片属于高性能DSP，具有最佳的性价比，其中，'C62XX属于16位定点DSP，速度为1200～2000MIPS，可用于无线基站、网络系统、中心局交换机以及ADSL Modem等；'C67XX属于32位浮点DSP，速度为1Gflops，可用于基站数字波束形成、语音识别和3D图形等。

Agere和Motorola这两家通信业巨头联合成立了StarCore联盟，并且新推出了高性能的SC140 DSP内核。StarCore联盟在最近指出，使用这种DSP内核，可以使用户的无线产品开发时间减少 50% 以上。 在 300MHz 时，SC140 DSP内核的性能可达1200MMACS/3000RISC MIPS，其工作电压为0.9～1.5V。SC140 DSP适用于需要集中式运算的下一代通信应用，例如下一代3G无线手机和基站、局用交换设备、DSL和VoIP。

Motorola公司还推出了DSP56366，它具有120MIPS的性能，适应主要的多通道音频解码标准，例如DTS、MP3、AAC、MPEG2和Dolby数字等，并且能够处理Dolby消费产品编码。此外，DSP56366还支持下一代DVD、数字电视和A/V接收机的音频压缩、解码和处理，不需要外挂存储器，这是由于在DSP56366内部还集成了240KB的ROM。这种内部集成了存储器的高速DSP，可以减少系统所需的芯片数目，从而降低了产品的成本。

ADI公司在全球DSP市场上名列第三，1998年ADI公司的DSP产品销售额达4.6亿美元，占全球DSP市场13%的份额。引人注目的是，大名鼎鼎的世界芯片霸主Intel 公司也开始涉足DSP市场，通过收购DSP Communication公司，打进了DSP市场，目标直指第三代蜂窝电话市场，意欲分享这块21世纪巨大的市场蛋糕。此外，Intel还和ADI公司联手开发新的DSP芯片内核，以ADI公司的16位ADSP2100系列产品为基础，开发出了低功耗和低价位的DSP芯片内核，极具市场竞争力。

据市场调查公司ICE的资料显示，在全球DSP市场上，用于通信新产品领域的DSP占有最大的市场份额，DSP在通信领域的应用占48%，排名首位；在计算机和modem(modem)领域的应用占30%；在硬盘机领域占12%；在消费类电子产品领域占5%；在军事和航天航空领域占5%。由此可见，DSP在全球通信领域的应用占有举足轻重的地位。

正是由于广泛应用了DSP产品，许多现代先进的个人通信功能和多媒体娱乐功能才能实现。对模拟信号进行数字化和数字信号处理，不仅可消除与模拟电路有关的温漂和老化问题，还可引入新的标准，同时不必改变硬件，只要改变软件就能实现新功能。DSP还大大增加硬盘/光驱的存储密度和数据传输速率。最新一代的通信和娱乐等许多高档消费电子产品，如数字移动/无绳电话的基带信号处理和数字电视中的多信道音频解码等，要求每秒几百万次以上信号处理能力。 无线基站、手机、Internet接入高速modem、IP Phone、MP3、硬盘控制器、DVD驱动器、快速彩色打印机、数码相机芯片、FLEX解码芯片、STB芯片组、DVD解码芯片、电机控制芯片、IP GATEWAY芯片、MP3 播放机芯片组等也需要具有极强数字信号处理能力的器件支持。

如今， DSP不仅仅是一个运算速度每秒以亿次计的高速处理器，它除了集成周边所需的电路如A/D、D/A、存储器、接口电路以外，还集成了DSP应用中最复杂也是最神秘的部分──应用软件，如基本I/O系统或实时操作系统、专用于某个应用的算法模块，如MPEG1解码已在上述领域中获得广泛应用。

DSP运算速度的大幅提高，相应地给软件编程者提供了足够的动力去实现过去所难以实现的设计，如Software Radio，带GPS和Video Conference功能的移动电话，小型3D游戏机，为家庭接入Internet提供更快的下载速度。

DSP在通信领域的应用，大大改善了现代通信系统的性能。DSP 的应用也极大地推动了SOC的发展，基于DSP的网络产品，将成为21世纪初DSP的应用热点。针对不断增长的全球通信市场对DSP的强劲需求，TI 公司新推出了低功耗TMS320C5420，它带有两个DSP内核，具有200K字节的RAM，性能达到200MIPS，这款产品主要应用于高端多通道系统。在网络应用方面，Lucent公司推出了Venus SOC modem芯片，National Semiconductor将这款芯片用于其最新的Geode WebPAD 产品设计中。Geode WebPAD产品是一个可以取代PC的网络浏览器，用户可以通过Geode WebPAD收发E-mail，和使用PC一样方便可靠。Venus SOC 芯片内部包含了DSP、MCU、ROM和RAM。

随着移动通信向宽带GSM、CDMA标准转移和高速网络数据传送对xDSL的要求，现代通信系统面对着越来越大的处理能力需求，对器件的信息处理能力要求越来越高、为解决蜂窝电话、Internet接入的高速modem 和多媒体产品等高级消费和通信应用的特殊需求，Siemens Semiconductors推出一种Carmel可编程DSP内核，该内核基于一套灵活的指令集，它把增强型长字节指令功能与模块化、超标量结构相结合在DSP内核，且具有节能的特点，可延长以电池供电电器的工作时间。

Forward Concepts的统计数据表明:1998年无线基站用DSP市场大约1.6亿美元，该市场将以每年20%的幅度增长，到2003年将达4.1亿美元。

在网络技术领域，DSP芯片能够增强Internet的功能。Agere还新推出专门供新一代Internet和无线网络使用的最高性能的DSP芯片StarPro系列产品，这种系列产品能够使Internet容量翻番，每块芯片为无线交换机、远端接入服务器和VoIP网间接口提供的一般话路和数据信道容量，超过目前同类产品的4倍以上。DSP芯片StarPro系列产品为无线基站提供的信道数量是传统DSP芯片的5倍多，能够使系统和元器件的成本大幅度降低，并且大大加快VoIP网关、DSLmodem、无线基站和电话中心局交换系统的开发速度以及上市时间，可以促进新一代话音网和数据网的融合，便于用户更快地接入Internet和开展各种无线业务。 业界认为，DSP芯片StarPro系列产品在单个芯片上的性能和信道密度方面有所创新和突破，该系列产品使Agere在无线基站使用的DSP产品领域得以保持领导地位，并且将会提升其在通信用半导体领域的世界领先地位。

DSP在促进通信系统向小型化、低功耗发展。无线通信基站用DSP 16410能实现每秒800万条乘法和加法运算，功耗0.38W，外形尺寸为15×15mm。这些性能将大大减小基站的功耗和几何尺寸，在同样大小的电路板上，DSP 16410处理的话音信道比其它DSP多3.5倍以上。对于基站制造商而言，小尺寸意味着在同样一块电路板上可安装更多的DSP，或实现同样的功能以更小的电路板实现。

我国在DSP技术和产品的研究开发中成绩斐然。我国DSP技术起步较早，基本上与国外同步发展，全国总共有百余所高等院校从事DSP算法的教学与科研，除了一些DSP产品尚需从国外进口之外，在信号处理理论和算法方面，与国外处于同等水平。而在VLSI信号处理和系统集成方面，有了喜人的进展，正在进行与世界上先进国家同样的研究，在单个芯片上实现了15个乘加运算器。专家们指出，今后高速DSP 技术的发展趋势，将是以系统芯片为核心，信息处理速度将达到每秒几十亿次乘加运算，因此，只有系统芯片才能肩负此重任，从而在DSP领域不断提高竞争力，让通信业插上 DSP的翅膀凌空高飞。■