國產DSP崛起:湖南進芯電子引領本土創新
DSP(Digital Signal Processing),中文是數字信號處理技術。這項技術在控制場景中常以微控制器單元(MCU)的形式出現。DSP的應用場景遍布衣食住行各個領域,從工業生產到新能源汽車,從軌道交通到新能源光伏以及智能家電等,DSP技術都扮演著不可或缺的角色。
為何DSP起著如此廣泛的作用呢?這就要從DSP這項技術本身的特點說起。DSP有三大主要技術優勢:(一)以典型的2P-2Z系統為例,9條運算操作壓縮為5條指令,所以它突出的第一個特點是使用效率高。(二)控制外設豐富。(三)快速中斷響應,可以實現精準的控制。正是由于這些顯著的特點,使得DSP在數字電源和電機驅動這兩個應用領域擁有悠久的應用歷史。
自1982年全球首顆DSP芯片誕生以來,這項技術長期被國外廠商壟斷。然而,近年來,隨著科技的發展和市場需求的增加,國內企業開始勇敢地攀登這一高峰,逐步打破外國技術的壟斷局面。其中,湖南進芯電子(Advancechip)便是一個典型代表。起源于國家“核高基”項目,進芯電子在“國產化”浪潮的推動下快速發展,成為國內領先的DSP技術研發和生產企業。
進芯電子DSP芯片實力幾何?
進芯電子自2012年成立以來,根據營銷總監孟書祥的介紹,公司投入了六年時間專注于產品的工程化打磨。2018年,其產品成功打入工業控制市場;到了2020年,進芯電子進一步拓展至新能源汽車市場。從2022年起,公司遵循每年開發3至4款新產品的研發節奏,以推動產品的持續迭代和更新。
經過近五年的市場運營,進芯電子在工業自動化領域已出貨2200萬顆芯片,在新能源領域累計交付超過200萬顆,而在電動汽車市場則交付超過500萬顆。公司預計到2024年,年出貨量將超過1570萬顆,展現了其在高科技領域的強勁成長和市場影響力。
市場的穩定性依賴于產品質量的有力保障。從可持續發展的角度評估DSP產品質量,主要關注系統性失效和隨機性硬件失效兩個方面。孟書祥指出,系統性失效通常通過規范化設計和嚴格測試來控制質量。這些措施確保系統按預期運行,防止整體故障。而隨機性失效則在產品的整個生命周期中任何階段都可能發生,其模式可能不明顯。我們結合產品研發和應用經驗,幫助客戶實現穩定可靠的應用平臺。
隨著汽車市場服務的引入,公司設定從50 Ppm到10 Ppm的質量提升目標,并制定了全面的質量策略,包括全流程質量規劃、規范化產品設計、生產工藝控制以及持續改進措施。實現這些目標離不開上游制造伙伴的強力支持,進芯也與國內的領先的制造廠商保持著密切的合作關系。
在談及公司的產品優勢時,孟書祥指出,作為一家國產化的芯片公司,進芯的很大優勢是工程師友好的,進芯已在一線部署了超過50名現場支持人員,以更好地幫助客戶實現產品導入和從設計到量產的全程服務支持。從產品質量的角度來看,公司的產品在質量上已經經過了行業的檢驗有了一定基礎;再者,公司的產品在成本方面有20%的優勢;然后很重要的產品交付方面,進芯的交付期基本上在一個半月左右。
而在成功推動一款芯片或品牌芯片市場化的過程中,有兩個關鍵因素:產品與應用支持雙助力和從設計到量產服務支持。從芯片廠商的角度看,硬件是基礎,軟件定義功能,而系統的靈活應用方案則推動產品市場化。技術支持是連接市場需求與客戶需求的橋梁,創新解決方案則是公司長期發展的驅動力。同時,理解應用市場的需求和發展趨勢,如雙碳戰略和新的生產力概念,是至關重要的。
那么進芯電子的DSP芯片究竟實力如何?一個數據可以用來說明。在典型的電機應用場景里,進芯電子的電機控制算法可以支持11萬轉以上的轉速:1.8348kHz * 1pole pair * 60 s/min = 110,088 r/min。下圖顯示了進芯電子的電機控制算法在風機應用中的效果展示,從波形可以看出,控制的精確性和精細化。
截至目前,進芯電子擁有四種制程工藝平臺和超過十個量產系列產品。進芯是國內首個在主驅領域批量應用的國產芯片品牌,累計市場應用已達3,000萬顆。為了增強供應能力,進芯規劃了年產5000萬顆芯片的產能。
進芯電子攜多款DSP芯片和解決方案亮相2024中國制冷展
4月9日,進芯電子攜多款數字信號處理器(DSP)芯片及消費電子解決方案,首次亮相于中國國際博覽中心新館(北京順義館)舉行的2024中國制冷展。
在進芯電子的展臺上,重點展出了公司的兩款DSP芯片:
16位定點DSP芯片ADP16F03系列:該產品集成多種片內運算加速單元,主頻高達100MHz,包含12位ADC,采樣速度高達1Msps,助力電機高效運行,支持多種消費類場景電機驅動方案。
32位定點DSP芯片ADP32F035B系列:該產品具備雙處理器核心模塊:32位定點主DSP核、32位支持浮點CLA核,包含11個以上的12位ADC通道,采樣速度高達 4.28Msps,支持單電源供電方式,獨特系統架構可實現大多數領域控制運用。
此外,還有一系列DSP產品的應用解決方案,包括空調壓縮機方案、空調外風機方案、冰箱壓縮機方案等等。
總結
在DSP這個芯片高地,進芯電子已經完成了從0到1的問題,接下來是如何更好的實現從1-100的躍升。隨著國內外市場對高效、智能化控制技術需求的增加,DSP技術的發展前景更加廣闊。國產廠商如進芯電子的崛起,不僅代表了國內技術水平的提升,也預示著我國在全球高科技領域中更加積極的參與和競爭力。
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