现代微电子技术的发展遵循大家所熟知的摩尔定律，即当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。而其真正内在发展的动力，特别是CMOS制造技术进步的内在动力就源于几大基础信息器件的更新带来的巨大商业利益诱惑，处理器和存储器就是基础信息器件中最有代表性的两类核心器件。通常的处理器指的是CPU，然而还有一类重要的处理器，它带给我们美妙的视听享受和通信的便捷，这就是DSP——数字信号处理器。

　　DSP是用于数字信号处理的一种高性能处理器，随着数字化时代的到来，它已成为通信、消费类电子、国防电子领域的基础类器件。鉴于其在数字时代的重要性，在国内有识之士不断地奔走呼吁之下，从2000年开始，国家在973计划里第一次支持了DSP处理器项目，后面又陆续有其他国家项目包括国家重大专项01专项对DSP进行了立项支持。其中，01重大专项的一些DSP课题立项和实施手段更加激进，其课题的研究与开发直接由DSP用户承担，目标就是产业化。然而时至今日，我们的国产DSP芯片及其IP核产品在市场上还是一个“犹抱琵琶半遮面”的角色。

　　发展受限的原因

　　技术壁垒

　　芯片的设计技术和加工工艺一直是令我国DSP及其他处理器发展受限的硬伤，带来的直接后果就是国产DSP处理器的性能无法超越国外的DSP处理器。由于我国微电子加工设备整体落后，受欧美日等国家自身安全策略的影响，我国的企业、研究所和大学能够申请到的芯片加工工艺线条水平总是落后于当前欧美日公司芯片加工水平的一代到两代。在同样处理器架构下，处理器的芯片性能总是落后于国外技术水平一两代甚至好几代。没有顶尖的工艺技术作铺垫，就不会有顶尖的设计技术，因为在追求顶尖性能的DSP或微处理器设计领域，设计技术和设计工艺是分不开的，这一点和ASIC芯片的发展特别不一样。

　　市场壁垒

　　在民用领域，芯片市场的竞争是国际性的市场竞争。国外大公司凭借雄厚的实力，建立了完整的销售渠道，可以利用自身产品的性能优势巩固市场占有率，使得国产DSP处理器难以进入批产应用。国产DSP处理器实际被检验的机会相当欠缺，无法得到有效的用户信息反馈，既不利于下一步发展方向的调整，同时也造成了资金上的困难。

　　信心壁垒

　　虽然我国的电子整机系统目前在很多领域都有市场优势和产品优势，但整机系统大厂不会轻易使用国产芯片，除芯片质量原因之外，还有一个原因就是用户的信心问题。对于DSP处理器这类芯片来说，之所以被称为核心芯片，是因为处理器芯片是整个整机应用系统的心脏和大脑，因而芯片质量的好坏对于整机产品的影响是致命的。国外大公司凭借雄厚的资金实力和技术实力，建立了完整的信誉体系和服务保障体系，使整机系统大厂对国产DSP芯片的依存度很低。因此国产DSP芯片几乎就没有机会进入整机大厂。

　　对国产DSP芯片的发展建议

　　要发展能够在市场上生存的中国自主的DSP芯片，必须要突破以上所述三个壁垒，可从以下三个层面着手：

　　战略层面

　　目前我国芯片的发展面临“想长起来不容易，想用起来也不容易”的两难局面：一方面是民品市场被国外的企业垄断，国产高端芯片无法抬头；另一方面在军工市场又饱受国外的技术限制，空缺多多！

　　因此在DSP的研发和市场应用上，国家在战略层面上应当首先了解企业的真实需求。在民用市场，大的整机厂商对国产DSP芯片的需求依存度实际是很低的。只有在军用市场，由于国外限制出口，国产DSP芯片不存在进入军工领域的市场壁垒。因此，国家层面上的DSP项目应该着眼于满足军工系统的需求，支持和发展国产DSP的研发。

　　但在具体操作上，国家层面的DSP项目虽然以满足军工整机企业的需求为目标，并不意味着应该由整机厂商牵头来承担DSP项目的实施。这好比买鞋和做鞋双方的关系，买鞋一方虽然知道自己想买什么鞋，并不意味着买鞋的就比做鞋的在制鞋上更高明。DSP的研制不同于ASIC产品开发，它需要在微电子、计算机和通讯方面具有更高专业水平的研究所和企业来承担研制任务。在DSP架构确定的情况下，高性能的电路设计技术（微电子专业领域）显得更为重要。因此微电子专业领域的研究所和企业应当成为国家层面DSP项目的牵头者，好处是可以让设计和工艺相得益彰：一方面可以有能力更大幅度地提升DSP性能，另一方面可以促进工艺加工技术的进步和发展。

　　市场层面

　　民用DSP的发展应该借鉴“山寨”手机的发展模式，首先占领市场和进行技术打磨。因此，在民用DSP方面，国家在考虑DSP项目的研发和立项时，应该向具有创新动力的中小企业倾斜，而不是一味青睐大企业。在市场层面上通过相关政策，鼓励中小用户使用国产DSP芯片，在项目执行周期和验收标准上不要过于功利化。

　　技术架构

　　由于加工工艺方面的限制，目前暂时还无法突破，应此要突破技术壁垒，需要突破DSP架构限制，发展自主技术，走兼容和突破并举的道路。

　　在架构发展上单纯走兼容和模仿的路子是行不通的，因为我们的产品性能不可能超越对手；在架构发展上单纯走完全自主研发的路子也是行不通的，因为用户生态环境非常不友好。因此兼容和突破并举的架构路子是一个比较好的选择。

　　在这一点上，中国科学院微电子研究所进行了创新性的尝试。经过5年的艰苦研发，中国科学院微电子研究所研制了同时兼容通用CPU指令集和自主DSP指令集的IME-Diamond 32位定点处理器架构。这种处理器架构的最大特点是具有通用的CPU和DSP功能融合型架构。其中CPU支持嵌入式操作系统和各种通信及协议处理控制，DSP支持无线宽带通信和多媒体等高计算密集度的数字信号处理。该处理器架构可应用于2G/3G/4G无线通信以及其他通信广播与导航的软基带信号处理和各种协议处理、各种图像处理以及MPEG2/H.264/H.265音视频软编解码以及其它嵌入式DSP应用场合。目前基于这种架构的4核DSP处理器（IME-Diamond C4）已经交付流片。未来有望走入市场，获得长足发展。

　　作者单位：中国科学院微电子研究所