国产DSP:瞄准新兴应用市场空白,走差异化的本土路线
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数字信号处理器,简称DSP,是一种专门用来处理数字信号的芯片。在音频、视频信号处理、电机控制和电源控制等方面发挥着至关重要的作用。
当真实物理世界的模拟信号被传感器采集之后,会经过ADC转换为数字信号。而这些数字信号需要经过DSP进行去噪、局部增强、压缩等处理,从而转换为可供存储和使用的信号。
因为大部分DSP均采用了哈佛总线架构,这使得其可以同时访问指令和数据,从而提高了内部处理速度和效率。这种并行访问能力的提升,非常适合于执行密集的数字信号处理任务,如滤波、FFT变换、SVM和FVC等,因为这些任务通常需要大量的数据访问和算术计算,同时对时间响应有严格的要求。
近年来,在音频、视频和图像处理领域,越来越多的专用加速器出现,挤占了DSP的部分市场。但在电机控制和电源等方面,DSP凭借着对于某些复杂算法的高效实时处理能力,仍具备不可撼动的地位。
随着在汽车和消费电子产品中的电机、电源泪的相关应用增加,DSP市场持续见证了显著的增长和发展。2023年,全球DSP市场估值达到了73.5亿美元,预计到2031年将增长至121.79亿美元,复合年增长率为6.5%。
从世界上第一颗DSP诞生至今30年来,国际一线老牌芯片厂商长期占据领先技术和市场地位,国内芯片厂商在DSP上的声量很小。然而经过了6年的打磨之后,湖南进芯电子开始在这一领域崭露头角。凭借着更贴近中国本土特色的差异化产品定义、针对特定应用的专门算法优化和全流程质量把控提升,进芯电子已经实现了每年3~4颗的产品迭代更新,累计3000万颗的市场应用案例,荣获数亿元D轮融资。
近日进芯电子携多款DSP芯片及消费电子解决方案亮相2024中国制冷展,我们也有幸在其展位上采访到了进芯电子营销总监孟书祥,他和我们分享了DSP领域的最新动态和进芯电子未来的产品、市场策略。
进芯电子:6年用心打磨,全流程国产化
在孟总看来,一款DSP好不好的主要考核指标是主频、外设和系统设计方面的一些考量。从2012年公司成立到2015年推出AP32F12,进芯电子花了6年的时间来打造其第一款DSP产品,打磨出了基础产品架构设计,为后续一系列产品的工程化奠定了基础。当前其最高量产的产品的主频已经达到了150MHz,达到了媲美Arm Cortex-M4内核的水准。而其实从无论是主频、外设和系统设计维度上,进芯电子都带来了差异化的优势。
在目前,进芯电子已经推出了16位定点DSP、32位定点DSP和32位浮点DSP三大产品系列,其中多款DSP产品还通过了AEC-Q100的车规级验证,而且从设计、流片、IP、封装、测试生产实现了全流程国产化。
据孟总介绍,2018年进芯片电子的产品进入了工业控制市场,2020年DSP产品进入了新能源汽车市场。在2022年突破了已经突破1,000万颗的目标,预期2024年会突破1,500万颗的一个出货目标。
在此次制冷展上,进芯电子带来的明星产品包括ADP16F03系列和ADP32F035B系列等。其中ADP16F03系列集成多种片内运算加速单元,主频高达100MHz,包含12位ADC,采样速度高达1Msps,助力电机高效运行,支持多种消费类场景电机驱动方案。而ADP32F035B系列具备双处理器核心模块则集成了32位定点主DSP核、32位支持浮点CLA核,包含11个以上的12位ADC通道,采样速度高达 4.28Msps,支持单电源供电方式,独特系统架构可实现大多数领域控制运用。
现场也展示了基于这两款明星产品的多款板级应用解决方案,同时进芯电子也提供了相应优化的算法。颈部按摩仪、筋膜枪、高速吹风机和空调外机均可以采用基于ADP16F03系列的方案,而像跑步机、破壁机和空调压缩机等则可以选择采用ADP32F035B系列的方案。
国产DSP致胜之道:做好客户的“工程师生态”,布局新兴应用方向
据孟总介绍,进芯电子的致胜之道可以用一个卦象来表示,即64卦中的“临卦”——坤上兑下。对于这一卦象的原释意应为:“临卦下兑为悦,上坤为顺,欢悦而顺从,保证可以亨通。”而孟书祥表示,进芯电子对此的解读是要走向客户,助力客户的应用。
而从上面介绍的此次展示的方案不难看出,进芯电子并没有将重点瞄准在传统的白电等领域,而是更为关注一些新兴应用的市场方向。这是因为在这些新兴的应用方向的市场中,供应商关系尚未固化,新的芯片厂商回更容易走进去。而且通过产品上的差异化特性和特定的算法调教,进芯电子在这种市场上更容易做出一番成绩。
“要从单纯的国产替代走向差异化。”孟书祥分享到,“这些方向来讲是目前国内有可能掀起一轮潮流的主战场。这些应用方向有着足够的市场体量,我们希望能够在这些领域中能够占得一席之地,或者说我们能找到我们的生存的空间,这个是我们想做的。”
而瞄准了应用方向,更关键的一点在进芯电子看来是服务好客户。这里的“客户”,孟总特别强调的是实际使用进芯DSP进行开发的来自客户的研发工程师团体,为他们打造一个“工程师生态”。
“一个是产品与应用的支持的双重力,第二个是从设计到量产全过程的服务支持。”孟总解释到。“关于工程师的生态:有一些工程师其实他是有一些其他的这些类似的这种产品的开发经验,这个可以快速的移植到我们这个产品上面,就是相当于入手的难度没有那么大。但其实这个过程中,我们自己也是配备了大概50个人的团队去服务客户的开发的全过程的支持。”
据现场的demo演示,在典型的电机应用场景里,进芯电子的电机控制算法可以支持11万转以上的转速:1.8348kHz * 1pole pair * 60 s/min = 110,088 r/min。而在风机逆风启动这非常考验电机控制能力的应用场景中,进芯电子的电机控制算法也提供了非常精确性和精细化的控制表现,整体的波形非常平缓。
迈向一年1,500万颗目标,把质量进一步提升
进芯电子要在2024年突破1,500万颗的目标,除了市场的稳定表现之外,更离不开有力的产品质量支撑。
进芯电子已经制定了从50ppm向10ppm迈进的产品失效率提升计划,包括了全流程的质量策划方案、规范的产品设计、生产工艺的管控水平以及持续的改进。当然作为一家全流程国产化的无厂芯片设计公司,这样的质量提升离不开来自上游的伙伴的支持。
在半导体处理下行周期,所有的芯片厂商都面临着巨大的挑战。而在孟总看来,在这时候更考验各家能不能真正地积极主动地将客户的需求转化为深度订单。进芯电子目前在市场份额上还有很大的成长空间,而要实现进一步的提升,必须要走向客户、走向应用。