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DSP厂商将目光投向新市场 安全和汽车领域是首选

    过去十年,DSP几乎变成了通信和多媒体的同义词,并且沿着这个方向,推动了手机应用成为意法半导体器件最大的终端产品市场之一。

    根据Forward Concepts公司的统计,2002年无线应用占到通用DSP全部49亿美元销售额的接近三分之二。这家市场调研公司预测,今年通用DSP的销售额将增加到58亿美元,2007年达到150美元。

    然而,为了实现这一市场目标,DSP厂家需要进入新的市场,在许多情况下用他们的产品来取代或补充微控制器甚至微处理器的功能。

    Forward Concepts的分析师Will Strauss认为,目前DSP通常比微控制器的速度更快。他说:“结果,DSP的应用变得非常广泛,统计起来都很困难。当今在许多情况下,不管你需要不需要,都能见到DSP的身影。”

    Berkeley设计技术公司分析师Jeff Bier认为,随着性能提高,功能选项增加,DSP将继续被看好。他说:“市场已发展到这种程度:仅用几美元就可以买到功能相当强大的DSP,而且这一价格还在继续下降。这为DSP应用到更广泛的领域创造了机会。”

    安全应用

    业内观察家称,人们对安全的需求增加,对DSP厂商而言是利好消息,在生物测定领域表现最明显。现在,该技术正被用于指纹扫描设备、面部和眼睛扫描器,以及手写字体识别。

    德州仪器公司(Microchip)生物测定产品经理Ram Sathappan表示:“在你用到个人识别密码(PIN)、口令、钥匙或ID卡的地方,都可能用到生物测定技术。”

    TI正在同用户合作,开发基于DSP的生物测定设备,提供人员访问和网络登录的安全功能,也可用于员工打卡机。

    然而Sathappan认为,在现有的许多指纹分析系统中,传感器与PC或服务器配合工作,使得这种解决方案不仅成本高,而且体积大。如果与成本相对低廉的ID卡系统相比较,基于电脑的系统在成本上不划算。

    通过开发硅传感器来取代成本高的光学或CCD传感器,TI相信他们的TMS320C6x或TMS-320C5x DSP能够将指纹识别系统的成本降到100美元,而目前这一成本在400美元以上。

    提高燃料效率

    汽车行业越来越关注DSP的应用。最近,围绕如何提高燃料效率的问题开始引起人们关注,特别是在石油价格提高以及欧美政府可能起草法令强制汽车制造商提高燃油效率的前提下。

    半导体公司一直在与一家领先的欧洲汽车制造商合作,开发电控阀门系统,来取代机械式阀门。该公司汽车业务分部主管Marco 电源nti称,大多数汽车引擎系统采用机械轴来控制气阀的开合。如果采用DSP,工程师可以采用数学计算来决定在何时、以何种程度的压力来启动气阀。

    他说:“采用DSP的主要优势是,你能用一种更智能化的方式来控制引擎。例如,当你在城市中穿梭时,可能并不需要引擎的全部功率,因此可以减少使用汽缸的数目。当需要更大功率时,你可以重新启动所有12个汽缸。”

    Monti认为,对于燃油喷射,基于DSP的气阀系统当初只用于豪华汽车中,将来的趋势是最终成为标准配备。以意法半导体的产品为例,每一气阀需要大约100 mips的性能,在一个四阀门的汽缸中,该公司采用两只监视100 DSP。他透露,根据意法半导体公司和欧洲汽车行业所做的调查,DSP控制的气阀系统可以将燃油效率平均提高20%。

    但另一方面,基于DSP的气阀系统将消耗汽车更多的电能。该系统要求将供电电压从传统的12V增加到32V。

    当初人们认为,欧洲关于DSP气阀系统的立法,会影响到2006年推出的汽车,现在看来要推迟到2010年左右。

    数字视频

    电源产品的年市场规模为50亿美元,主要是模拟产品。产量方面,每年的出货量有数亿台。在系统和设备从模拟转向数字的大趋势下,TI开始瞄准电源设备。

    TI数字电源解决方案业务经理Matt Harrison表示:“曾几何时,所有的手机都是模拟的。随着时间的推移,进化到数字技术是自然而然的,不仅获得体积小的优势,而且具有规模效应。”

    他说:“模拟技术有一些自己的优点,例如方案简单,设计环境人们熟悉,但是灵活性不够。此外,模拟电路容易产生漂移,性能指标会随着时间和温度的变化而变化,而且设计的可移植性小。”

    一家电源制造商的产品可能多达数十种,甚至100种,这些产品仅仅在输出电压或输出功率上不同。在传统的模拟设计中,对每一种产品都必须创建独特的电路平台。但如果使用可编程的DSP,一个平台就可以满足许多不同的应用需要。

    TI准备针对电源应用推出基于TMS320C2x系列的新款DSP。该公司去年底推出的T_图像3P701235DPS数字电源开发工具包由硬件、软件和开发工具所组成。

    Harrison表示:“要说‘DSP在一夜之间接管全世界’显然太夸张。但市场在那儿,我们需要做的是加快其发展。我们认识到电源中将使用数字技术,而TI就是能够促进这一进程的公司。当然,模拟技术永远存在,没有真正的纯数字解决方案。”

    TI推出的首款数字电源转换器面向通信市场,针对大机架的服务器、交换机和路由器。这种数字电源产品比模拟产品重量轻、体积小、散热也更少,对通信设备制造商具有相当大的吸引力。Harrison表示:“通过采用DSP方案,我们是在真正提高电源的智能程度。我们还能做到让不同电源之间相互通信。”

    DSP还是MCU?

    过去数年中出现这样一种趋势:DSP带有MCU的一些控制功能,或者是MCU和MPU中也带一些DSP的功能。这些器件有时以双核混合的形式出现,有时在高端MPU中集成DSP指令块,如奔腾处理器的MMX扩展,或PowerPC的Altivec扩展。

    最近,模拟器件公司(MDSI)和AD技术公司,分别采取不同的途径来开发新的架构,努力满足许多应用中对兼具DSP和MCU功能的需求。

    ADI公司是老牌DSP供应商,同英特尔公司合作开发了一款名为Blackfin的DSP架构,具有改进的MCU功能和创新的设计结构。Microchip则开发了一款名为dsPST的数字信号控制器架构,为类似MCU的设计提供增强的DSP性能。

    ADI公司媒体平台和服务分部总经理Gerald McGuire表示:“我们刚开始开发Blackfin的时候,目标是满足更宽的市场需求,而不单是传统的DSP。”他说:“我们需要的是带强大控制功能的DSP,但用起来感觉像传统的MCU。我们知道,MCU市场对该器件具有吸引力,但我们不能肯定其功能覆盖范围有多大,因此撒了一张很宽的网。”

    McGuire称,Blackfin能在一些非典型的DSP应用中找到用武之地,如赌?机、半导体测试设备和生物测定设备。

    Blackfin对赌?机制造商具有吸引力,因为该结构不仅带与MCU相关的扩展通用I/O外围套件,而且带有DSP功能来处理声频和TI运算。

    McGuire表示:“赌?机需要产生各种有趣的声音和IC,将人们吸引过来。而传统MCU的处理能力显得力不从心。”

    在半导体测试设备领域,用于半导体器件高温烘烤试验的烤炉制造商,也在设法提高产品性能。设计师发现在采用Blackfin之后,他们也能使用DSP改进的计算能力。McGuire说:“对此应用具有吸引力的是PCI接口外围、充裕的内部存储器以及针对未来规划的处理开销。”设计烤炉的工程师发现,他们需要更大的信号Mo和信号分析能力,来测量半导体器件在试验环境下的反应如何。这使得ADI有机会在一台设备中使用两只Blackfins。

    混合格局中的Microchip

    过去十年中,Microchip公司作为全球第二大8位微控制器供应商,稳固了在业界的地位。最近该公司开始销售其dsPIC系列中的首款器件,并计划在年底前投入量产。

    该公司数字信号控制器分部营销总监Steve Marsh表示:“刚开始时我们拿不定主意,是从DSP的角度来实现器件功能,还是从微控制器的角度来实现。”他说:“那时我们真的需要一种兼具两种功能的器件。首先它要有DSP的功能,因此习惯于DSP的人将得到便利。然而,对MCU熟悉的传统用户更多。”

    Microchip试图将其dsPIC系列用于电机控制。传统的DSP供应商,如TI、ADI和摩托罗拉SPS,对这一关键市场觊觎多年,但事实证明突破该市场不容易。

    Forward Concepts估计,在去年销售的DSP中,大约有1,500万只用于电机控制。Strauss认为,即使进展比预期的慢,电机市场最终将抛弃机械和MCU控制系统。他说:“你所面对的是一个已经运作了100年或更长时间的行业。目前在像中国这样的国家,DSP电机控制应用的确在增长,因为在那里节能是首要考虑因素。”

    Microchip公司的Marsh表示:“我认为,过去曾设法关注该市场的那些人,更多地是在以DSP的视角来看待此问题。他们看到电机应用是一个巨大市场,于是称,‘DSP将取代整个世界。’实际上没有。dsPIC出现后,这些制造商现在可以得到他们所喜欢的东西了,包括DSP的资源和微控制器的功能和易用性。”

(作者:邓达锐 )

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