DSP推進現代通信的發(fā)展

據著名的市場調查研究公司Forward Concepts日前發(fā)布的最新統(tǒng)計報告顯示，2000年全球DSP出貨總值達61.4億美元，比1999年增長40%；據這份報告預測，2001年全球DSP出貨總值將達67.5億美元，增幅將降至10%。

在2000年全球DSP市場銷售額排名榜上， TI仍然位居榜首，銷售額比上一年增長29%，但其在全球市場上的占有率卻從上一年的48%降至44%；Agere Systems（前Lucent微電子部)公司排名第二位，銷售額比上一年增長27%，但其在全球市場上的占有率也從上一年的25%降至22.8%；Motorola以及ADI在全球DSP 市場上的銷售業(yè)績也略有增長，Motorola公司的銷售額比上一年翻了一番，該公司在全球市場上的占有率從上一年的11.5%增至13.2%，而ADI在2000年全球DSP 市場上的銷售額也比上一年增長了65%，其在全球市場上的占有率則從上一年的8.2%增至10.2%。

Forward Concepts去年發(fā)布的一份統(tǒng)計和預測報告顯示，目前世界DSP產品市場每年正以30%的增幅大幅度增長，其增長的速度比整個半導體工業(yè)快50%。Forward Concepts預計，在21世紀的頭5年里，全球DSP 市場規(guī)模的增長速度將超過30%，到2002年，全球DSP市場總銷售額將達130億美元，到2007年，將達500億美元。

美國半導體行業(yè)協(xié)會(SIA)日前發(fā)布的調查統(tǒng)計報告顯示，近年來世界移動通信市場的迅猛發(fā)展，大大地促進了全球DSP芯片的銷售。世界上最大的DSP芯片制造廠商TI公司表示，近年內該公司將能夠研制出更先進的DSP芯片，以便滿足不斷增長的全球移動通信市場的新需求。

在如此巨大的全球DSP市場蛋糕面前，云集了一批世界級的電子廠商，除了TI之外，還有Lucent、Motorola、Zilog、ADI等公司也紛紛推出其DSP產品系列。在DSP和MSP（混合信號產品）市場，TI也獨占鏊頭。TI、Analog Devices、Lucent和Motorola 幾家公司占領了可編程 DSP 的大部分市場，只有很小的一部分是由 Hitachi、NEC、STMicroelectonics和Zilog等公司占據。

在信息時代，現代通信技術突飛猛進，具有代表性的新產品是移動通信網絡及其設備、Internet及其高速接入設備和衛(wèi)星通信網絡及其接收終端等，研制這些通信設備無一例外地都要借助以DSP為核心的技術及產品。

TI不久前制定的該公司在21世紀初的產品發(fā)展戰(zhàn)略是: 以DSP產品為核心，融合MCU、MPU和存儲器等多種產品和技術，為用戶提供統(tǒng)一的數字信號處理解決方案（DSPS）。TI公司推出的TMS320系列DSP產品，可供用戶開發(fā)數字信息處理系統(tǒng)，例如可以利用TMS320C54芯片完成語音編碼器、信道編碼器、解調、校驗和修正誤差等一些移動通信中的功能；可以利用TMS320C31完成雙通道寬帶音頻壓縮編碼，實現自適應話音回波抵消器；還可以利用TMS320C80芯片實現視頻圖像壓縮編解碼器，完成包括運動預測以及DCT變換算法在內的信號處理，其計算量高達每秒10億次以上。

TI公司還根據客戶的實際需要，不僅僅為客戶提供DSP芯片，而且還隨芯片提供基于某種實際應用的整套DSPS。到目前為止，TI已經為世界各地將近2.5 萬家通信廠商以及電子廠商提供了多項先進的DSPS，這種DSPS不僅包括DSP及其輔助電路，還包括A/D、D/A電路,系統(tǒng)技術以及整套系統(tǒng)軟件等，從而給用戶的新產品開發(fā)提供了極大的方便。

TI公司一貫以其TMS320作為拳頭產品，重拳出擊全球DSP市場，聲譽鵲起。 在這個系列產品當中，尤以TMS320C25、TMS320C1X、TMS320C5X以及TMS320C8X 等最受青睞。TI還有三款基本平臺:TMS320C2000、TMS320C5000以及TMS320C6000。專家們預測，TI的這三系列產品將成為21 世紀初該公司的DSP主流產品，并且TMS320C25、TMS320C1X、TMS320C5X以及TMS320C8X的價格將會逐年上浮，而新推出的TMS320C2000、TMS320C5000以及TMS320C6000的價格則將逐年作較大幅度的下調，從而使用戶更對這三款新產品刮目相看。

系列芯片中TMS320C2000，'C20X屬于16位定點DSP，速度為20MIPS，可用于電話等通信產品；TMS320C5000系列芯片屬于低功耗高性能DSP，16位定點，速度為40～200MIPS，可用于有線通信和無線通信設備、IP電話、尋呼機以及多種便攜式信息系統(tǒng)等；TMS320C6000系列芯片屬于高性能DSP，具有最佳的性價比，其中，'C62XX屬于16位定點DSP，速度為1200～2000MIPS，可用于無線基站、網絡系統(tǒng)、中心局交換機以及ADSL Modem等；'C67XX屬于32位浮點DSP，速度為1Gflops，可用于基站數字波束形成、語音識別和3D圖形等。

Agere和Motorola這兩家通信業(yè)巨頭聯合成立了StarCore聯盟，并且新推出了高性能的SC140 DSP內核。StarCore聯盟在最近指出，使用這種DSP內核，可以使用戶的無線產品開發(fā)時間減少 50% 以上。 在 300MHz 時，SC140 DSP內核的性能可達1200MMACS/3000RISC MIPS，其工作電壓為0.9～1.5V。SC140 DSP適用于需要集中式運算的下一代通信應用，例如下一代3G無線手機和基站、局用交換設備、DSL和VoIP。

Motorola公司還推出了DSP56366，它具有120MIPS的性能，適應主要的多通道音頻解碼標準，例如DTS、MP3、AAC、MPEG2和Dolby數字等，并且能夠處理Dolby消費產品編碼。此外，DSP56366還支持下一代DVD、數字電視和A/V接收機的音頻壓縮、解碼和處理，不需要外掛存儲器，這是由于在DSP56366內部還集成了240KB的ROM。這種內部集成了存儲器的高速DSP，可以減少系統(tǒng)所需的芯片數目，從而降低了產品的成本。

ADI公司在全球DSP市場上名列第三，1998年ADI公司的DSP產品銷售額達4.6億美元，占全球DSP市場13%的份額。引人注目的是，大名鼎鼎的世界芯片霸主Intel 公司也開始涉足DSP市場，通過收購DSP Communication公司，打進了DSP市場，目標直指第三代蜂窩電話市場，意欲分享這塊21世紀巨大的市場蛋糕。此外，Intel還和ADI公司聯手開發(fā)新的DSP芯片內核，以ADI公司的16位ADSP2100系列產品為基礎，開發(fā)出了低功耗和低價位的DSP芯片內核，極具市場競爭力。

據市場調查公司ICE的資料顯示，在全球DSP市場上，用于通信新產品領域的DSP占有最大的市場份額，DSP在通信領域的應用占48%，排名首位；在計算機和modem(modem)領域的應用占30%；在硬盤機領域占12%；在消費類電子產品領域占5%；在軍事和航天航空領域占5%。由此可見，DSP在全球通信領域的應用占有舉足輕重的地位。

正是由于廣泛應用了DSP產品，許多現代先進的個人通信功能和多媒體娛樂功能才能實現。對模擬信號進行數字化和數字信號處理，不僅可消除與模擬電路有關的溫漂和老化問題，還可引入新的標準，同時不必改變硬件，只要改變軟件就能實現新功能。DSP還大大增加硬盤/光驅的存儲密度和數據傳輸速率。最新一代的通信和娛樂等許多高檔消費電子產品，如數字移動/無繩電話的基帶信號處理和數字電視中的多信道音頻解碼等，要求每秒幾百萬次以上信號處理能力。 無線基站、手機、Internet接入高速modem、IP Phone、MP3、硬盤控制器、DVD驅動器、快速彩色打印機、數碼相機芯片、FLEX解碼芯片、STB芯片組、DVD解碼芯片、電機控制芯片、IP GATEWAY芯片、MP3 播放機芯片組等也需要具有極強數字信號處理能力的器件支持。

如今， DSP不僅僅是一個運算速度每秒以億次計的高速處理器，它除了集成周邊所需的電路如A/D、D/A、存儲器、接口電路以外，還集成了DSP應用中最復雜也是最神秘的部分──應用軟件，如基本I/O系統(tǒng)或實時操作系統(tǒng)、專用于某個應用的算法模塊，如MPEG1解碼已在上述領域中獲得廣泛應用。

DSP運算速度的大幅提高，相應地給軟件編程者提供了足夠的動力去實現過去所難以實現的設計，如Software Radio，帶GPS和Video Conference功能的移動電話，小型3D游戲機，為家庭接入Internet提供更快的下載速度。

DSP在通信領域的應用，大大改善了現代通信系統(tǒng)的性能。DSP 的應用也極大地推動了SOC的發(fā)展，基于DSP的網絡產品，將成為21世紀初DSP的應用熱點。針對不斷增長的全球通信市場對DSP的強勁需求，TI 公司新推出了低功耗TMS320C5420，它帶有兩個DSP內核，具有200K字節(jié)的RAM，性能達到200MIPS，這款產品主要應用于高端多通道系統(tǒng)。在網絡應用方面，Lucent公司推出了Venus SOC modem芯片，National Semiconductor將這款芯片用于其最新的Geode WebPAD 產品設計中。Geode WebPAD產品是一個可以取代PC的網絡瀏覽器，用戶可以通過Geode WebPAD收發(fā)E-mail，和使用PC一樣方便可靠。Venus SOC 芯片內部包含了DSP、MCU、ROM和RAM。

隨著移動通信向寬帶GSM、CDMA標準轉移和高速網絡數據傳送對xDSL的要求，現代通信系統(tǒng)面對著越來越大的處理能力需求，對器件的信息處理能力要求越來越高、為解決蜂窩電話、Internet接入的高速modem 和多媒體產品等高級消費和通信應用的特殊需求，Siemens Semiconductors推出一種Carmel可編程DSP內核，該內核基于一套靈活的指令集，它把增強型長字節(jié)指令功能與模塊化、超標量結構相結合在DSP內核，且具有節(jié)能的特點，可延長以電池供電電器的工作時間。

Forward Concepts的統(tǒng)計數據表明:1998年無線基站用DSP市場大約1.6億美元，該市場將以每年20%的幅度增長，到2003年將達4.1億美元。

在網絡技術領域，DSP芯片能夠增強Internet的功能。Agere還新推出專門供新一代Internet和無線網絡使用的最高性能的DSP芯片StarPro系列產品，這種系列產品能夠使Internet容量翻番，每塊芯片為無線交換機、遠端接入服務器和VoIP網間接口提供的一般話路和數據信道容量，超過目前同類產品的4倍以上。DSP芯片StarPro系列產品為無線基站提供的信道數量是傳統(tǒng)DSP芯片的5倍多，能夠使系統(tǒng)和元器件的成本大幅度降低，并且大大加快VoIP網關、DSLmodem、無線基站和電話中心局交換系統(tǒng)的開發(fā)速度以及上市時間，可以促進新一代話音網和數據網的融合，便于用戶更快地接入Internet和開展各種無線業(yè)務。 業(yè)界認為，DSP芯片StarPro系列產品在單個芯片上的性能和信道密度方面有所創(chuàng)新和突破，該系列產品使Agere在無線基站使用的DSP產品領域得以保持領導地位，并且將會提升其在通信用半導體領域的世界領先地位。

DSP在促進通信系統(tǒng)向小型化、低功耗發(fā)展。無線通信基站用DSP 16410能實現每秒800萬條乘法和加法運算，功耗0.38W，外形尺寸為15×15mm。這些性能將大大減小基站的功耗和幾何尺寸，在同樣大小的電路板上，DSP 16410處理的話音信道比其它DSP多3.5倍以上。對于基站制造商而言，小尺寸意味著在同樣一塊電路板上可安裝更多的DSP，或實現同樣的功能以更小的電路板實現。

我國在DSP技術和產品的研究開發(fā)中成績斐然。我國DSP技術起步較早，基本上與國外同步發(fā)展，全國總共有百余所高等院校從事DSP算法的教學與科研，除了一些DSP產品尚需從國外進口之外，在信號處理理論和算法方面，與國外處于同等水平。而在VLSI信號處理和系統(tǒng)集成方面，有了喜人的進展，正在進行與世界上先進國家同樣的研究，在單個芯片上實現了15個乘加運算器。專家們指出，今后高速DSP 技術的發(fā)展趨勢，將是以系統(tǒng)芯片為核心，信息處理速度將達到每秒幾十億次乘加運算，因此，只有系統(tǒng)芯片才能肩負此重任，從而在DSP領域不斷提高競爭力，讓通信業(yè)插上 DSP的翅膀凌空高飛?！?/font>