25年DSP前行的兩個(gè)車輪：推和拉
事實(shí)上，這個(gè)問(wèn)題的兩個(gè)部分——技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用創(chuàng)新，既是過(guò)去25年DSP發(fā)展的主線，也仍將是未來(lái)25年DSP發(fā)展的兩大驅(qū)動(dòng)力——對(duì)于TI這樣的DSP廠商來(lái)說(shuō)，就是不斷研發(fā)出更接近“理想DSP”的產(chǎn)品，推動(dòng)(Push)應(yīng)用和市場(chǎng)；而對(duì)于系統(tǒng)廠商來(lái)說(shuō)，就是創(chuàng)造出新應(yīng)用，對(duì)DSP提出新要求，拉動(dòng)(Pull) DSP技術(shù)發(fā)展。
兩位TI DSP專家的主題演講分別涉及技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新
由于技術(shù)進(jìn)步開始面臨物理極限，相比前25年技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生的推動(dòng)力非常強(qiáng)大，未來(lái)25年來(lái)應(yīng)用創(chuàng)新的拉動(dòng)力顯得更加重要。對(duì)于DSP廠商來(lái)說(shuō)，意味著由產(chǎn)品和技術(shù)導(dǎo)向，變成系統(tǒng)和應(yīng)用導(dǎo)向，繼續(xù)“推”的同時(shí)，更加關(guān)注“拉”。
摩爾定律遭遇極限，DSP向多核和SoC發(fā)展
1982年，TI發(fā)布了第一顆商用DSP 芯片TMS320C10，它采用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的3微米工藝，集成了55K晶體管，速度為5MIPS，當(dāng)時(shí)DSP在軍事和電信領(lǐng)域的應(yīng)用剛剛開始。25年后的今天， DSP已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)字無(wú)線、寬帶接入、數(shù)字音頻、高分辨率影像以及數(shù)字馬達(dá)控制等領(lǐng)域，全球DSP市場(chǎng)超過(guò)了100億美元，并仍保持兩位數(shù)的高速增長(zhǎng)。作為目前最先進(jìn)DSP芯片的代表，TI在2007年初推出的多核DSP TMS320TNETV3020和TMS320TCI6488，分別集成了6個(gè)500MHz DSP內(nèi)核和3個(gè)1GHz DSP內(nèi)核，性能達(dá)到了3GHz。
林坤山表示，短短25年內(nèi)，DSP能夠快速地發(fā)展，主要有兩個(gè)原因，一是DSP系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新，二是客戶應(yīng)用創(chuàng)新。TI 首席戰(zhàn)略科學(xué)家方進(jìn)(Gene A. Frantz)向《國(guó)際電子商情》記者進(jìn)一步解釋說(shuō)，DSP發(fā)展有兩種角度，一是技術(shù)推動(dòng)應(yīng)用和市場(chǎng)，當(dāng)性能足夠好，成本和功耗也足夠好，新市場(chǎng)就會(huì)出現(xiàn)，例如隨著每一代DSP成本降至10美元，語(yǔ)音處理、數(shù)字通信、數(shù)碼相機(jī)、PMP、手機(jī)和視頻電話等應(yīng)用相繼出現(xiàn)；二是市場(chǎng)拉動(dòng)技術(shù)，需求將技術(shù)拉入市場(chǎng)。他強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“過(guò)去25年來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)，我們客戶的創(chuàng)新想象力，遠(yuǎn)比我們豐富，很多東西都是我們沒(méi)有預(yù)見的?？蛻舻膽?yīng)用創(chuàng)新，反過(guò)來(lái)拉動(dòng)DSP性能提高?！?
和其它半導(dǎo)體產(chǎn)品一樣，DSP性能提升的一大來(lái)源是工藝進(jìn)步，根據(jù)摩爾定律，工藝進(jìn)步可以集成更多的晶體管，從而提升性能和降低成本。同時(shí)，方進(jìn)發(fā)現(xiàn)，工藝進(jìn)步的好處是可以不斷降低DSP核電壓，而功耗和核電壓的平方成正比，因此功耗隨之降低，為此方進(jìn)提出了DSP領(lǐng)域的進(jìn)定律(Gene’s Law)，即每過(guò)18個(gè)月，DSP功耗會(huì)減半。除了工藝進(jìn)步外，另一個(gè)來(lái)源就是架構(gòu)創(chuàng)新，TI早期的DSP核 C1x/2x/5x性能為1MAC/cycle，而最新的C64x+已經(jīng)達(dá)到了8MAC/cycle。
不過(guò)，由于散熱問(wèn)題，通過(guò)提升時(shí)鐘速度來(lái)提升性能已經(jīng)到了極限。為此，TI將多核和SoC架構(gòu)視為未來(lái)提升DSP性能和降低成本的手段。Frantz表示：“我們必須區(qū)分時(shí)鐘速度和性能，事實(shí)上，20世紀(jì)90年代初的時(shí)候，我們就發(fā)現(xiàn)摩爾定律遇到了極限，時(shí)鐘速度決定性能的關(guān)系已經(jīng)動(dòng)搖了。所以我們通過(guò)架構(gòu)創(chuàng)新來(lái)彌補(bǔ)，如多核和SoC。正如我們所看到的，時(shí)鐘速度并沒(méi)有隨著工藝節(jié)點(diǎn)而提升，提升性能的正確方法可能是，利用工藝實(shí)現(xiàn)更高集成度，而不是提升時(shí)鐘速度。TI達(dá)芬奇平臺(tái)就是一個(gè)典型例子，它集成了通用處理器、DSP、一些加速器和外設(shè)，由此提升性能和降低成本?！绷硗獾睦泳褪荰I在2007年初面向通信基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)推出的多核DSP TMS320TNETV3020和TMS320TCI6488。
應(yīng)用為王，DSP廠商業(yè)務(wù)模式發(fā)生變革
而DSP從通用DSP處理器向多核和SoC發(fā)展，表明產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新階段，那就是應(yīng)用創(chuàng)新變得比以往更加重要，DSP廠商比以往更加關(guān)注應(yīng)用。也就是說(shuō)，隨著物理極限來(lái)臨，通用DSP芯片的性能提升有限，DSP性能的提升依賴于其所在的多核DSP和SoC——而它們都是面向應(yīng)用的。
Frantz 對(duì)《國(guó)際電子商情》記者表示，未來(lái)25年，我們最大的挑戰(zhàn)不是技術(shù)問(wèn)題，而是如何和系統(tǒng)廠商建立一種恰當(dāng)關(guān)系，能夠理解他們的需求，研發(fā)出他們需要的器件。正如我前面所說(shuō)的，技術(shù)發(fā)展有兩種情況，一種是技術(shù)推動(dòng)市場(chǎng)(Push)，另一種是市場(chǎng)拉動(dòng)技術(shù)(Pull)。只要我們建立了這種關(guān)系，了解到來(lái)自市場(chǎng)的拉動(dòng)力，就知道了我們技術(shù)和研發(fā)上所要推動(dòng)的。
DSP性能的提升來(lái)自于工藝進(jìn)步和架構(gòu)創(chuàng)新
Frantz解釋說(shuō)，20世紀(jì)60年代，學(xué)術(shù)界開始研究DSP理論和實(shí)踐；20世紀(jì)80年代，DSP作為一種單獨(dú)的芯片而出現(xiàn)；現(xiàn)在DSP進(jìn)入一個(gè)賦能(enable)時(shí)期，DSP進(jìn)入SoC中，只是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的一部分。Frantz強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“因此，DSP廠商不僅需要提供DSP芯片，還要理解系統(tǒng)。這也是TI和其它DSP廠商的區(qū)別，正是因?yàn)闆](méi)有很好理解DSP系統(tǒng)，不少?gòu)S商退出了?！?
因此，未來(lái)TI除了繼續(xù)在DSP核、通用處理器核、硬件加速器、業(yè)界流行外設(shè)和低功耗技術(shù)上創(chuàng)新外，將更關(guān)注應(yīng)用。林坤山強(qiáng)調(diào)：“最重要的是針對(duì)各個(gè)不同有潛力的應(yīng)用，我們會(huì)提供多核DSP，或者提供很有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力DSP SoC，這是TI的承諾”。
Frantz介紹說(shuō)，第一波DSP應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)生在電信領(lǐng)域，目前這個(gè)市場(chǎng)仍在穩(wěn)定增長(zhǎng)；第二波為多媒體娛樂(lè)產(chǎn)品，目前方興未艾；而第三波應(yīng)用創(chuàng)新則可能存在于汽車自動(dòng)駕駛(汽車視覺/輔助駕駛/無(wú)人駕駛)、人性化醫(yī)療保健(人工視覺/人造假肢/便攜醫(yī)療/智能藥片)、數(shù)字化安全（智能可編程攝像機(jī)/視頻分析）和綠色環(huán)保(數(shù)字馬達(dá)控制/高級(jí)傳感/數(shù)字電源)等領(lǐng)域。他表示，雖然我不能夠確定哪些是第三波應(yīng)用，但由于它們大多和個(gè)人有關(guān)，因此市場(chǎng)非常巨大。
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