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所谓DSP芯片,即数字信号处理器芯片,它能够对模拟信号进行数字处理,具有高速、低功耗、高精度等特点。随着智能家居向智能化、自动化、数字化的趋势迈进,对DSP的需求也在持续提升。
DSP芯片的演进20世纪60年代时,随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理技术也开始崭露头角,并得以迅速发展。而在那时,负责数字信号处理的主要依靠微处理器,也就是MPU来完成。但由于那时MPU处理速度较低,无法满足越来越庞大的信息量以及需要高速实时处理的迫切需求。因此,一种更快、更高效的信号处理方式成为当时的重点研究项目,DSP便在这个时代背景下诞生。到了70年代,DSP芯片的理论与算法基础开始趋于成熟,但这种技术一开始还只存在于课本之上,即便研发出来,也仅限于军事、航空航天部门进行少量使用。1978年,AMI正式推出了全球第一个单片DSP芯片S2811。一年后,Intel发布了一款商用可编程器件2920,可以认为是DSP芯片的一个里程碑。不过,这段时间发布的产品都没有现代DSP芯片所必备的单周期芯片。1980年,日本NEC公司推出的MPD7720,算是第一个具有硬件乘法器的商用DSP,也被认为是第一块单片DSP器件。两年后,TI推出了其第一代DSP芯片TMS32010,采用微米工艺NMOS技术制作,尽管功耗稍大,但运算速度比同期的微处理器快了几十倍。并且这款DSP的问世也标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈出了重要一步,可以被看做是DSP芯片的重要里程碑。此后,DSP开始得到真正的广泛应用。目前,随着以大数据、云计算、物联网、人工智能为代表的信息技术产业规模不断增大,集成电路的需求量在上升,每年从国外进口的总额也在不断攀升。并且伴随着5G和物联网的普及,DSP的需求也将持续上升,因为该芯片在处理5G通信的基带信号、信号解调、编解码和射频前端等方面发挥着关键作用。不过受到产品品牌、性能、应用领域等因素的影响,国内DSP芯片产品价格分化明显,其中军工及航空航天领域部分产品价格高达数千元,而部分消费音频领域的DSP芯片售价仅为20元左右。市场中,DSP芯片国外制造商主要有三家,TI、ADI与摩托罗拉,其中TI占绝大部分国际市场份额,ADI与摩托罗拉也握有部分市场。而国内的DSP芯片起步较晚,国产DSP芯片市场占比较低,国内主要DSP厂商有昆腾微、湖南进芯、宏云技术、创成微、本原微、毂梁微、中科昊芯、卢米微、无锡芯领域等。在智能家居中发挥重要作用的DSPDSP本身最大的应用之一便是音频处理,可以实现各种音效处理、音量控制、降噪、回声消除等功能。在消费电子领域,不少高端TWS耳机已经加入了DSP芯片,以实现更高阶的通话降噪功能。而在智能家居中,有非常多的产品需要DSP的加入。比如智能音箱、智能电视或其他可以使用语音控制的智能家居产品。并且不同音频设备在语音功能的需求场景都是不同的,比如有办公需求的会议音响或视频通话等设备,就需要良好的降噪、回声消除、自动增益以及低功耗唤醒等功能。除了降噪外,低功耗也成为目前DSP芯片的发展重点。比如欧盟及北美的环保法规要求普通智能远场语音电视要实现24小时待机唤醒,待机功耗高达20W以上。解决功耗问题,才能够在这些市场中获得一席之地。数据显示,2020年我国DSP市场规模约为136.9亿元,2021年收益于人工智能、语音识别、5G基站通信领域等快速发展,规模迅速增长,达到160亿元,2022年市场规模达到167.02亿元。从全球市场来看,2021年全球DSP芯片市场销售额约为36亿美元,预计2022年到2028年将以6.8%的年复合增长率增长,到2028年达到57亿美元。并且随着生成式AI的发展,越来越多的厂商开始将自己的语言大模型与智能家居产品进行绑定,让人机交互更加自然、流畅。而DSP的加入,不仅让设备的声音效果提升,同时也能让用户的语音更好的被设备听见、听懂。如今不少的DSP产品只支持自有的算法或者必须绑定自有算法销售,这对于现如今发展迅速的AI技术而言,是一个痛点。但已经有部分厂商开始建立灵活开放的系统,来为DSP匹配语音唤醒、降噪、通话增强、音效增强、声源定位、声纹识别等一系列的解决方案,以适应当前高速发展的智能设备。另一方面,或许有人会认为随着FPGA的快速发展,该产品会凭借其性能优势不断入侵并蚕食DSP市场。但在现实市场中,由于受到成本、功耗等因素影响,许多大批量的应用并没有采用FPGA,但可编程的DSP却不可或缺,这在许多智能家居产品中也得以体现。依靠更低的成本、更低的功耗,DSP似乎在智能家居中已经找到了一条持续增长的道路,并且随着智能家居技术的发展,对DSP也提出了越来越高的要求。
DSP芯片的演进
在智能家居中发挥重要作用的DSP
新华社7月7日电如何突破电子元器件遭遇高温环境使用效能大打折扣的技术瓶颈?近日,国际权威期刊《先进材料》在线刊发了华中科技大学高亮教授团队关于热学超材料智能设计的最新研究成果。该成果有效突破了热学超材料智能设计的技术瓶颈,设计了“热隐衣”,可屏蔽外部温度场对器件内部物体的干扰,实现主动隔热,能够用于热敏元器件的热防护。热学超材料设计涉及高维设计空间、多个局部极值,计算成本巨大,给热学超材料的智能设计带来了挑战。针对上述挑战,高亮团队提出了深度学习赋能的热学超材料拓扑优化设计方法,实现了自由形状热学超材料的智能设计。该方法采用深度生成模型,根据热学超材料的定制功能需求,可自动、实时地生成具有目标热传导张量的拓扑功能单胞,进而快速生成热学超材料。“基于上述思路,研究团队设计了多种具有自由形状、背景温度独立、全方向功能的热隐身超材料,并通过数值仿真和热学实验验证其良好的热隐身效果。”高亮说。上述研究工作为热学超材料的智能设计提供了全新思路,可灵活实现不同背景材料、自由形状和不同热功能的热学超材料的快速设计,解决传统热学超材料设计中大规模计算与反复优化迭代所带来的计算效率低等难题,进一步推动热学超材料在电子等多领域的工程应用。
12月19日,日本东芝公司发布退市公告,宣布将于12月20日从东京证券交易所退市,结束长达74年的上市历史。东芝创立于1875年,已经走过140多年的历程。然而近二十年东芝陷入资不抵债、经营混乱等困境。今年8月8日,由私募股权基金日本产业合作伙伴(JIP)牵头的财团向东芝发起总额约2万亿日元(约合135亿美元)的要约收购。9月21日,东芝宣布,由JIP牵头的要约收购获得成功,超过一半的股东参与此次收购,达到将公司私有化的门槛。作为一家曾经风靡全球的巨头企业,东芝为何在近十多年如此快速的衰落?退市对于东芝未来的发展来说是好是坏?东芝未来又会有怎样的发展方向?百年电子巨头,创下多个“日本首创”相信不少朋友都知道东芝的手机、笔记本、电视,甚至有朋友跟笔者一样,也曾经用过东芝的这些产品。东芝是日本制造业主要的代表企业之一,在148年的发展历程中,东芝打造了横跨家电、电气、半导体、能源、基建等在内庞大商业体系。1995年,东芝就进入中国市场,中国也一度成为东芝最主要的市场之一。东芝的业务范围广,在民用方面,东芝从一家以家用电器、重型电机为主体的企业转变为包括通讯、电子在内的综合电子电器企业。进入20世纪90年代,东芝在数字技术、移动通信技术和网络技术等领域飞速发展,成功地从家电行业的巨人转变为IT行业先锋。在军用方面,东芝从二战至今依然是负责为日本生产各类坦克、机枪、导弹大炮。东芝通过收购快速扩张,在上世纪40-50年代,东芝购买许多重型机械的制造商与工业相关的公司。2005年7月BNFL决定将西屋出售,预估售价达18亿美金。这一个出售方案引起许多厂商的关注,包括东芝、奇异电器以及三菱重工。最后,东芝在2006年1月以50亿美金买下西屋。这一收购在当时引起了极大关注。东芝对于日本制造业的影响力,在于其开创了多个第一,包括第一个灯泡、第一台洗衣机、第一台冰箱、第一个雷达、第一台电视机等。东芝与夏普、松下是日本“白电三巨头”,经过长时间的发展,也成长为全球前五的半导体制造商、全球前三的医疗器械厂商。东芝还是日本最大的半导体制造商,曾发明NAND闪存芯片。在80年代东芝与NEC是世界上最大的两家半导体制造商,自90年代开始东芝一直是世界排名前五的芯片厂。2000年,东芝半导体的销售额继英特尔之后,位居世界第二。2008年东芝半导体排名第三,仅次于英特尔和三星,排在德州仪器和意法之前。东芝还研发了世界上第一台真正意义上的笔记本电脑,其市场占有率连续7年保持世界第一。在1996年的世界财富500强榜单中,东芝以530亿美元的营收,高居第32位,排名在索尼、本田、雀巢之前。从“买买买”到“卖卖卖”,直到退市然而近十多年来,东芝的境况越来越不好,曾经通过“买买买”快速成长,如今却在通过“卖卖卖”续命。2006年东芝重金买下的美国西屋电气核电业务,引起极大关注的同时,也为其衰落买下伏笔。2011年,9.0级地震加海啸引发福岛第一核电站泄漏,福岛核电站正是由东芝建造,全球的核电站事业进入凛冬,各国纷纷叫停正在推进的核电项目。东芝业务因此受到极大影响,为了掩盖核电业务黑洞,东芝进行了长达8年的财务造假,这一丑闻于2015年被爆出,当时统计共有1562亿日元的虚报利润。同一时期,东芝通过西屋电气收购了另一家美国公司的核电业务,却因此担上了巨额负债。随后的很多年,东芝都在出售不同的业务。2015年,东芝就以190亿日元(约合人民币9.899亿元)向索尼出售了其图像传感器业务;2016年,又向美的转让了主打家电业务的东芝生活电器株式会社80.1%的股权;同年,东芝集团旗下的东芝医疗系统株式会社以约合62亿美元的总价格卖给了佳能。2017年,海信电器以129亿日元购下东芝所持有的主营电视机及相关周边设备的TVS公司95%的股权;2018年,夏普以3600万美元的价格买下东芝80.1%的电脑业务股份;同年,东芝再将其在存储器市场份额世界排名第二的闪存芯片业务以180亿美元(约1251亿元人民币)的价格卖给美国贝恩资本。过去这些年,东芝的业务出售似乎并未停止。2022年,东芝再次以大约9亿美元的价格,出售其拥有的绝大部分东芝开利(TCC)股权给开利全球公司,TCC是开利和东芝的长期合资企业,也是家用和轻型商用暖通空调解决方案的全球供应商,涵盖多联机和热泵产品。到今年8月,由私募股权基金日本产业合作伙伴(JIP)牵头的财团向东芝发起总额约2万亿日元(约合135亿美元)的要约收购。9月,东芝宣布这起收购达成,超过一半的股东参与此次收购,达到将公司私有化的门槛。据悉,参与东芝私有化的投资者包括金融服务公司欧力士、公用事业公司中部电力和芯片制造商罗姆半导体。东芝这次私有化的规模达到 140 亿美元。再到现在,东芝宣布从东京证券交易所退市。这样一家曾经享誉全球的科技企业,为何在近十多年时间里如此快速地衰落?从外部因素来看,这必然与日本制造业的整体衰落脱不了干系。事实上,东芝早年间的快速成长也与日本当时制造业的蓬勃发展有关。工业革命至今,全世界产业在不断转移,在上个世纪,日本承接了大量制造业,不少企业乘势而起。东芝也是其中之一。然而如今,近几十年来,大量制造业向中国转移,日本在这方面的优势逐渐不明显。传统制造业也逐渐走向没落。从内部因素来看,随着全球业务的不断发展,东芝管理逐渐出现尾大不掉的情况。在一些核心产业出现不景气局面的时候,内部管理层并不能及时发现并调整。最终,为了维持账面上的繁荣,出现财务造假的情况,2015年东芝就因为虚报盈利被揭露。此后,东芝不断卷入各种财务丑闻和会计欺诈案件中。麦格理资本证券 (Macquarie Capital Securities) 日本研究主管达米安・通 (Damian Thong) 分析称,东芝困境归根结底是糟糕的战略决策和坏运气共同造成的。尽管东芝确实在衰落,然而此次退市也并不意味着结束。加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)研究日本商业的教授乌尔里克・舍德 (Ulrike Schaede) 表示,东芝需要退出利润率较低的业务,为自己拥有的一些先进技术制定更强有力的商业战略。这应该是当下科技迅速发展的时代,众多业务庞杂的大企业需要时刻关注的事。要想维持长期稳定发展,企业需要勇于放弃盈利水平不高的业务,将资金、人力集中投入到更具前景的方向上。过去这些年,东芝不断出售掉一些业务,或许正好也是东芝重新聚焦的新契机。另外,通过私有化,东芝有机会可以更加灵活地应对市场变化,调整公司战略,以更好地适应未来的发展。东芝社长岛田太郎在股东大会上表示,东芝曾借惊人的技术风靡世界,他强调,希望通过归入JIP等国内联盟旗下,拥有稳定的股东体系,让创新技术再次在世界上大放异彩。我们可以相信,东芝有这样的实力。无论是对于日本还是对于全球电子科技产业,在过去一百多年的时间里,东芝所创下的价值都是不可忽视的。然而历史的车轮滚滚向前,企业需要不断抵御全球产业变化,跟上科技创新的不断进步,这并不是一件容易的事,同时随着企业规模不断壮大,企业管理也面临更多挑战。这个过程需要企业领导层能够在关键节点持续做出正当决策。
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