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所謂DSP芯片,即數字信號處理器芯片,它能夠對模擬信號進行數字處理,具有高速、低功耗、高精度等特點。隨著智能家居向智能化、自動化、數字化的趨勢邁進,對DSP的需求也在持續提升。
DSP芯片的演進20世紀60年代時,隨著計算機和信息技術的飛速發展,數字信號處理技術也開始嶄露頭角,并得以迅速發展。而在那時,負責數字信號處理的主要依靠微處理器,也就是MPU來完成。但由于那時MPU處理速度較低,無法滿足越來越龐大的信息量以及需要高速實時處理的迫切需求。因此,一種更快、更高效的信號處理方式成為當時的重點研究項目,DSP便在這個時代背景下誕生。到了70年代,DSP芯片的理論與算法基礎開始趨于成熟,但這種技術一開始還只存在于課本之上,即便研發出來,也僅限于軍事、航空航天部門進行少量使用。1978年,AMI正式推出了全球第一個單片DSP芯片S2811。一年后,Intel發布了一款商用可編程器件2920,可以認為是DSP芯片的一個里程碑。不過,這段時間發布的產品都沒有現代DSP芯片所必備的單周期芯片。1980年,日本NEC公司推出的MPD7720,算是第一個具有硬件乘法器的商用DSP,也被認為是第一塊單片DSP器件。兩年后,TI推出了其第一代DSP芯片TMS32010,采用微米工藝NMOS技術制作,盡管功耗稍大,但運算速度比同期的微處理器快了幾十倍。并且這款DSP的問世也標志著DSP應用系統由大型系統向小型化邁出了重要一步,可以被看做是DSP芯片的重要里程碑。此后,DSP開始得到真正的廣泛應用。目前,隨著以大數據、云計算、物聯網、人工智能為代表的信息技術產業規模不斷增大,集成電路的需求量在上升,每年從國外進口的總額也在不斷攀升。并且伴隨著5G和物聯網的普及,DSP的需求也將持續上升,因為該芯片在處理5G通信的基帶信號、信號解調、編解碼和射頻前端等方面發揮著關鍵作用。不過受到產品品牌、性能、應用領域等因素的影響,國內DSP芯片產品價格分化明顯,其中軍工及航空航天領域部分產品價格高達數千元,而部分消費音頻領域的DSP芯片售價僅為20元左右。市場中,DSP芯片國外制造商主要有三家,TI、ADI與摩托羅拉,其中TI占絕大部分國際市場份額,ADI與摩托羅拉也握有部分市場。而國內的DSP芯片起步較晚,國產DSP芯片市場占比較低,國內主要DSP廠商有昆騰微、湖南進芯、宏云技術、創成微、本原微、轂梁微、中科昊芯、盧米微、無錫芯領域等。在智能家居中發揮重要作用的DSPDSP本身最大的應用之一便是音頻處理,可以實現各種音效處理、音量控制、降噪、回聲消除等功能。在消費電子領域,不少高端TWS耳機已經加入了DSP芯片,以實現更高階的通話降噪功能。而在智能家居中,有非常多的產品需要DSP的加入。比如智能音箱、智能電視或其他可以使用語音控制的智能家居產品。并且不同音頻設備在語音功能的需求場景都是不同的,比如有辦公需求的會議音響或視頻通話等設備,就需要良好的降噪、回聲消除、自動增益以及低功耗喚醒等功能。除了降噪外,低功耗也成為目前DSP芯片的發展重點。比如歐盟及北美的環保法規要求普通智能遠場語音電視要實現24小時待機喚醒,待機功耗高達20W以上。解決功耗問題,才能夠在這些市場中獲得一席之地。數據顯示,2020年我國DSP市場規模約為136.9億元,2021年收益于人工智能、語音識別、5G基站通信領域等快速發展,規模迅速增長,達到160億元,2022年市場規模達到167.02億元。從全球市場來看,2021年全球DSP芯片市場銷售額約為36億美元,預計2022年到2028年將以6.8%的年復合增長率增長,到2028年達到57億美元。并且隨著生成式AI的發展,越來越多的廠商開始將自己的語言大模型與智能家居產品進行綁定,讓人機交互更加自然、流暢。而DSP的加入,不僅讓設備的聲音效果提升,同時也能讓用戶的語音更好的被設備聽見、聽懂。如今不少的DSP產品只支持自有的算法或者必須綁定自有算法銷售,這對于現如今發展迅速的AI技術而言,是一個痛點。但已經有部分廠商開始建立靈活開放的系統,來為DSP匹配語音喚醒、降噪、通話增強、音效增強、聲源定位、聲紋識別等一系列的解決方案,以適應當前高速發展的智能設備。另一方面,或許有人會認為隨著FPGA的快速發展,該產品會憑借其性能優勢不斷入侵并蠶食DSP市場。但在現實市場中,由于受到成本、功耗等因素影響,許多大批量的應用并沒有采用FPGA,但可編程的DSP卻不可或缺,這在許多智能家居產品中也得以體現。依靠更低的成本、更低的功耗,DSP似乎在智能家居中已經找到了一條持續增長的道路,并且隨著智能家居技術的發展,對DSP也提出了越來越高的要求。
DSP芯片的演進
在智能家居中發揮重要作用的DSP
近日,以“智由芯生,數引未來”為主題的2023馬欄山集成電路應用創新論壇暨第五屆中國芯應用創新設計大賽IAIC2023頒獎典禮在馬欄山(長沙)視頻文創產業園舉辦。活動現場,中國電子科技委副秘書長施友連、馬欄山視頻文創產業園管委會主任易鷹、中電港總經理劉迅、馬欄山管委會副主任劉飛等嘉賓為優秀組織單位進行了頒獎。本屆大賽吸引了數百個項目參賽,覆蓋計算產業、汽車電子、工業電子、智能硬件、新能源等多個應用領域,在應用創新過程中,分別采用了中國芯片,其中就包括國產芯片龍頭思瑞浦。國產半導體市場空間廣闊,思瑞浦產品布局持續拓寬,平臺化發展不斷加速根據美國半導體行業協會(SIA)發布的《2023 年市場報告》,亞太地區是最大的區域半導體市場,中國仍然是最大的單一國家市場。到目前為止,亞太地區最大的國家市場是中國,占亞太市場的 55%,占全球市場的31%。然而,根據中國半導體協會數據,2021年中國模擬芯片自給率僅12%。近年來隨著智能駕駛、新能源等新興應用的不斷涌現,國內半導體市場空間廣闊,優秀國產芯片廠商將大有可為。思瑞浦作為國產芯片龍頭企業,是國內少數以信號鏈芯片見長,并同時覆蓋信號鏈與電源管理芯片的模擬芯片廠商,品類拓展效果顯著。憑借領先的研發實力、可靠的產品質量和優質的客戶服務,思瑞浦的模擬芯片產品進入眾多知名客戶的供應鏈體系,應用范圍涵蓋信息通訊、工業控制、新能源和汽車、醫療健康等眾多領域。值得注意的是,思瑞浦在立足信號鏈及電源產品的同時,持續擴展產品品類。2021年,思瑞浦成立嵌入式處理器事業部,目前首款工業級 MCU 產品已完成流片,為未來新增長階段注入強大動能。2021 年至今,思瑞浦發力汽車電子領域,并開拓 MCU 產品線,未來有望形成三輪驅動。在MCU領域,截至2023年6月,思瑞浦首款 MCU 產品目前在工程樣片驗證階段,初步功能驗證結果滿足設計目標,部分指標達到延伸目標;目前已經和智能家居領域的重點客戶啟動項目,合作進行應用開發。該款芯片可實現不同低功耗待機模式,在快速喚醒及高速運行等復雜電源模式之間的無縫切換;具備高 ESD性能,除滿足 JEDEC47 工業標準外,同時 HBM 達到 6KV,閂鎖電流達到 300mA;在 SOC 上提供靈活的IP控制組合,滿足不同應用的靈活配置,實現靈活高效的應用系統,減少 PCB 板的面積和外圍電路,從而節約成本,提高終端產品競爭力。在車規芯片領域,2023年10月8日,思瑞浦發布了車規芯片新產品——高集成度的汽車級電源管理芯片(PMIC)TPU25401,專為汽車智能座艙、ADAS等系統中的主控SoC(片上系統芯片)供電。截至2023年上半年,思瑞浦已累計推出(含量產及可送樣)車規芯片近80顆,應用場景覆蓋車身控制、動力總成系統、信息娛樂與儀表盤等。思瑞浦汽車級CAN收發器全系列產品實現量產,成為當時國內第一家獲得IBEEESD報告認證的公司。近期,思瑞浦獲得國際公認的測試、檢驗和認證機構SGS頒發的ISO 26262:2018汽車功能安全最高等級ASIL D流程認證證書,這標志著思瑞浦已經按照ISO 26262:2018標準要求,建立起完全符合汽車功能安全最高等級"ASIL D"級別的產品開發和管理流程體系,體現思瑞浦高標準、高質量的車規芯片研發能力。在百年未有之大變局加速演進的局勢中,我國集成電路產品國產替代已成為長期趨勢,未來在國內行業利好政策、市場需求不斷釋放等多重因素的影響下,國內集成電路企業發展前景廣闊。未來思瑞浦在壯大自身的同時,賦能中國芯產業發展、培養關鍵人才,點亮中國芯片的未來。
穩壓二極管(Zener Diode)是一種特殊的二極管,其具有穩定的反向電壓特性。在電路中可以用來實現電壓的穩定和調節。穩壓二極管常用的封裝有SOD-123、SOT-23、SOT-223、TO-92等多種型號。SOD-123封裝的穩壓二極管是一種非常小巧的封裝,常用于一些對尺寸要求比較高的電路中。其具有極高的熱穩定性和電性能穩定性,因此在高溫環境下也能夠正常工作。此外,SOD-123封裝的穩壓二極管還具有快速響應的特性,能夠迅速調節電路中的電壓。SOT-23封裝的穩壓二極管也是一種非常常見的封裝,其尺寸和功率都比SOD-123大一些。在一些對功率要求比較高的電路中,SOT-23封裝的穩壓二極管可以起到非常好的穩壓作用。同時,SOT-23封裝的穩壓二極管還具有較高的電性能穩定性和抗干擾性,能夠有效保護電路。SOT-223封裝的穩壓二極管是一種大功率的穩壓器件,其具有極高的功率承受能力和優異的穩壓特性。SOT-223封裝的穩壓二極管常用于一些對功率要求比較高的電路中,如電源管理、電機驅動等領域。此外,SOT-223封裝的穩壓二極管還能夠有效應對瞬態電壓干擾和電磁干擾等問題。TO-92封裝的穩壓二極管是一種比較老的封裝,其尺寸和功率都比較大。TO-92封裝的穩壓二極管具有較高的電性能穩定性和抗干擾性,適用于一些對電壓穩定性要求較高的電路中。此外,TO-92封裝的穩壓二極管還能夠起到一定的過壓保護作用,能夠有效保護電路。穩壓二極管的封裝和型號是非常重要的。選擇合適的封裝和型號,能夠有效提高電路的性能和穩定性,使電路能夠正常工作。大家在選擇穩壓二極管時,一定要注意封裝和型號的選擇,以確保電路的正常工作。
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