随着消费、汽车等多个领域的需求提升，数字信号处理(DSP)的市场也在不断扩大，根据市场调研机构168report的数据显示，在2022年全球DSP微处理器芯片市场规模约为40亿美元。预计未来该市场将进一步扩大。

面对不同的应用场景，DSP算法也在进行相应的升级，包括AEC、ANC/RNC等。一方面，路噪、空化噪声、气动噪声等声学算法都被应用到汽车上。另一方面，在智能座舱的发展下，据亿欧智库的数据显示，在2021年的乘用车中，语音交互功能的渗透率就已经达到86%，这两年的渗透率还在不断提升。语音交互技术需求提升也成为带动语音识别相关算法迭代的关键因素。

目前，业内知名的国际DSP芯片厂要包括TI、ADI、NXP等。此外，在新能源汽车市场快速发展的背景下，也有多家国产DSP芯片进入汽车市场，包括进芯电子、中科昊芯等。其中进芯电子已经推出了32位浮点DSP芯片AVP32F335系列等产品，中科昊芯在11月份官宣即将推出32 位浮点RISC-V DSP芯片HXS320F280039C、HXS320F28379D等产品。

不同厂商的产品具有不同的技术优势，例如ADI，其DSP Decoder SDK的优势在于提供可扩展的低延迟音频性能、支持所有浮点的代码、高保真audio、有家庭影院的全套认证解码库、很好的软件架构，以及能够做到不同解码的无缝切换。


什么是DSP芯片？

数字信号处理器也被称为DSP芯片，是一种微处理器工具特别适用于数字信号处理操作的。它的主机应用程序是实时，快速地实现各种数字信号处理算法。

数字信号处理器的功能使用哈佛结构，将程序存储器和数据存储器分开。用于单指令流，多数据流（SIMD）操作的特殊指令集。可以并行处理，但不支持多任务。在主机环境中使用时，它可以用作直接内存访问（DMA）设备。从模数转换器（ADC）获取数据，最终输出是由数模转换器（DAC）转换为模拟信号的数据。能够在一个指令周期内实现一个或多个乘法和累加（MAC）操作。

多个乘法和累加运算单元被集成到DSP中，其可以执行并行的乘法和累加运算。能够在一个指令周期内完成对存储器的多次读取。因此，多个片上总线和多端口片上存储器与DSP集成在一起。为了加快处理器中的操作，将多个地址生成单元集成到DSP中以支持循环寻址和位翻转寻址。处理器中的大多数操作都是重复的操作。

为了易于使用，大多数DSP支持这种重复操作，而无需为重复操作编写其他指令。大多数DSP提供多个串行或并行I / O接口，以及特殊的I / O接口，以处理特殊的数据，从而降低成本并提高输出/输入性能。


DSP 芯片的应用领域

DSP 芯片强调数字信号处理的实时性。 DSP 作为数字信号处理器将模拟信号转换成数字信号，用于专用处理器的高速实时处理。 它具有高速，灵活，可编程，低功耗的界面功能，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。

应用 DSP 的领域较多， 未来新应用领域有望层出不穷。 根据美国的权威资讯公司统计，目前 DSP 芯片在市场上应用最多的是通信领域， 占 56.1％；其次是计算机领域，占 21.16％；消费电子和自动控制占 10.69％；军事／航空占 4.59％；仪器仪表占 3.5％；工业控制占 3.31％；办公自动化占 0.65％。

1）DSP 芯片在多媒体通信领域的应用。

媒体数据传输产生的信息量是巨大的，多媒体网络终端在整个过程中需要对获取的信息量进行快速分析和处理，因此 DSP 被运用在语音编码，图像压缩和减少语音通信上。如今 DSP 对于语音解码计算产生实时效果，设计协议要求已经成为最基本的一条国际标准。

2）DSP 芯片在工业控制领域的应用。

在工业控制领域， 工业机器人被广泛应用，对机器人控制系统的性能要求也越来越高。机器人控制系统重中之重就是实时性，在完成一个动作的同时会产生较多的数据和计算处理，这里可以采用高性能的 DSP。 DSP通过应用到机器人的控制系统后，充分利用自身的实时计算速度特性，使得机器人系统可以快速处理问题，随着不断提高 DSP 数字信号芯片速度，在系统中容易构成并行处理网络，大大提高控制系统的性能，使得机器人系统得到更为广泛的发展。

3）DSP 芯片在仪器仪表领域的应用。

DSP 丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电仪路，实现仪器仪表的 SOC 设计。器仪表的测量精度和速度是一项重要的指标，使用 DSP 芯片开发产品可使这两项指标大大提高。例如 TI 公司的 TMS320F2810 具有高效的 32 位 CPU 内核，12 位 A/D 转换器，丰富的片上存储器和灵活的指挥系统，为高精密仪器搭建了广阔的平台。高精密仪器现在已经发展成为 DSP 的一个重要应用，正处于快速传播时期，将推动产业的技术创新。

4）DSP 芯片在汽车安全与无人驾驶领域的应用。

汽车电子系统日益兴旺发达起来，诸如装设红外线和毫米波雷达，将需用 DSP 进行分析。如今，汽车愈来愈多，防冲撞系统已成为研究热点。而且，利用摄像机拍摄的图像数据需要经过 DSP 处理，才能在驾驶系统里显示出来，供驾驶人员参考。

5）DSP 芯片在军事领域的应用。

DSP 的功耗低、体积小、实时性反应速度都是武器装备中特别需要的。如机载空空导弹，在有限的体积内装有红外探测仪和相应的 DSP信号处理器等部分，完成目标的自动锁定与跟踪。先进战斗机上装备的目视瞄准器和步兵个人携带的头盔式微光仪，需用 DSP 技术完成图像的滤波与增强，智能化目标搜索捕获。 DSP 技术还用于自动火炮控制、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等雷达数字信号处理中。


电动化智能化，汽车渐成DSP新应用市场

在汽车电动化、智能化发展的大趋势下，一辆汽车安装使用的芯片数量迅速增加。根据中国汽车工业协会提供的数据显示，传统燃油车所需汽车芯片数量为600～700颗，电动车提升至1600颗/辆，更高级的智能汽有望提升至3000颗/辆。而DSP正是其中最主要的芯片类型之一。

从分布式向集中式演进，汽车的电子电器架构日益被分成分为五大功能域——动力域、底盘域、车身域、座舱域和自动驾驶域，各自实现基本功能。在动力域，DSP可以实现对主电机、直流电压转换DC-DC、车载充电机OBC的控制等。凭借数据和程序相互独立的总线结构、独特指令集和丰富数模外设资源，DSP在同等主频下能大幅提升算力，实现复杂的控制规律，保证实时性能。

车身域也是汽车电子系统重要的组成部分，包含汽车门窗、灯光、雨刮、电动座椅、空调控制等与车内驾乘体验息息相关的应用，散热风扇控制、油泵/水泵控制等混动汽车安全控制相关的电机应用，均需要进行实时的采集外部信号、实现复杂电机计算和相应控制，DSP芯片也非常适合使用在这些场景当中。

较之燃油车，随着动力形式改变，新能源汽车的诸多系统也随之发生变化，如动力控制、基础供电、热管理、（增加）充电管理等，使其对电机的使用数量远远超过燃油车。随着智能电动汽车产业链日趋成熟，燃油车被替代的速度加快，DSP作为兼具精准和实时的控制器，在新能源汽车中的应用将得到进一步增强。

此外，DSP等控制芯片在充电桩中的应用也不容忽视，一款高端的充电桩，需集成多颗DSP、MCU等控制器，才能有效实现对功率器件等的数字控制。充电基础设施建设正在加快，截止2022年12月全国已累计建成充电桩521.0万台。以常见功率120kW左右的直流充电桩为例，含功率器件及控制芯片的充电模块占比最高达50%。


国产DSP上车，机会窗口正在打开

全球第一块单片DSPTMS32010及其系列产品在1982年诞生。此后，德州仪器、ADI、摩托罗拉等公司不断推出不同档次的DSP产品并逐步占领全球市场。目前世界上DSP芯片制造商主要包括德州仪器、ADI和摩托罗拉、恩智浦、杰尔系统等，其中德州仪器的产品线最为丰富，应用领域最为广泛。

汽车市场的高成长性吸引了各大实力厂商，均希望能够快速抢占汽车等新兴领域进行布局。由于国际大厂具有先发优势，已对下游客户稳定供货多年。特别是车企对供应链的安全与稳定性极为重视，不会轻易更换供应商，国产DSP打入供应链并不容易。

不过，受2020年爆发的缺芯潮以及地缘政治因素影响，车企已经逐渐开始接纳国内芯片企业的产品，甚至直接投资进行研发。同时，国内芯片制造厂也有意愿进行车规工艺的投入。这些都为国内车载DSP的发展奠定了基础。如进芯电子开发的32位浮点DSP芯片AVP32F335系列、32位定点DSP芯片ADP32F035系列、16位定点DSP芯片ADP/ADM16F03系列等，符合IATF16949、AEC-Q100 标准，获得OEM厂商认可，已实现商用量产。对于国内DSP企业来说，应该抓住这个难得的机会窗口，促进上下游间的合作，多方协同推进产业发展。

随着电动化、智能化的发展，DSP在车用领域必将展现出一些新的技术趋势。首先就是更高的集成度。车企不断追求更高的驾驶体验，对于动力域主控来说，需要更高的算力，持续的性能提升。因此，将多个DSP芯核以及外围的电路单元集成在一颗芯片上，实现DSP系统级的SoC成为趋势。

异构也是趋势之一。从国际DSP大厂的产品结构来看，DSP的应用场景越来越丰富，巨头们已经形成了更集成、更多核以及更多新架构的产品，同时出现了DSP与ARM、DSP与FPGA的架构设计。

在汽车的应用当中，低功耗的需求也不容忽视。由于系统运算量大且速度要求高，因此DSP内部的部件开关状态转换十分频繁，这使得DSP的功耗在应用系统的功耗中占有相当的比例。总体而言，未来的DSP需要满足各种嵌入式系统集成化、智能化、低功耗的发展趋势，将朝着数据处理能力越来越强、集成度越来越高、功耗越来越低等方向发展。

这些新的技术趋势演进过程，为我国DSP产业的发展提供了机遇。近年来，国产DSP虽然在数据处理能力的提升，数字模拟混合电路设计以及系统低功耗设计等方面遇到一些挑战。但是我国拥有巨大的下游应用市场，新能源汽车产销已经居于世界首位。这就给国内DSP企业反复琢磨，更新技术提供了空间。国内DSP企业更容易针对国内用户的痛点进行优化设计，满足用户需求。比如在安全性方面，采用国产核心芯片就可以针对安全问题进行强化处理。

由于国产DSP更加贴近汽车客户，能够提供更及时、全方位响应支持，这是国际大厂所不具备的。对中国电动汽车供应链的支持，需求早期的支持、信息交换也是国际大厂无法比拟的。国际大厂更多是倾向于交付成品。

对于国产DSP来说，新兴的汽车应用市场是实现高端突破的一个最佳切入点，不仅应用需求量大，对于实现自主可控的迫切性也很高。一旦在关键行业实现突破，就会形成产业带动效应，加速国产DSP向更多市场领域推广。