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发帖数: 562 | 1 近日，中国电科14所耗时4年设计的华睿2号数字信号处理器（DSP）顺利通过中国
“十二五”核高基重大专项芯片的验收。华睿2号则采用8核架构，加上基频提高一倍而
达到1GHz，使指令周期提高6倍而达到每秒4000亿次浮点运算（400GFLOPS）。
从数据上看，华睿2号的性能已经超越了美国的主流DSP芯片。14所是我国歼-20战
机有源相控阵雷达、预警机雷达、中华神盾雷达、反隐身雷达、反导预警雷达的研制单
位，华睿2号芯片性能强劲当然是我国重大武器装备自主化的福音。那么DSP芯片究竟是
什么？华睿2号出现后我们就高枕无忧么？今天，北国防务就来说说这事。
自从雷达数字化革命以来，其主要核心就是由前端的信号处理器与后端的数据处理
器所组成。所谓的 “数据处理器”其实与计算机CPU类似，负责数据的处理与逻辑分析
工作，例如计算目标的坐标、记忆/追踪目标位置、综合敌我识别器与雷达的情报提供
给显示处理器等等。在商用计算机市场成熟后，常选择民用CPU来定制成军用产品。但
由于信号处理的专门性，往往需要针对武器的特性设计专门的芯片，也就是所谓的 “
专用芯片”（ASIC）。
随着芯片技术的进步，民间也开始有信号运算的需求，例如科学研究、数据分析等
等，尤其是通讯产品更是有强大需求。因此开始有厂商制作通用型的数字信号处理器（
DSP），也就是将常用的信号运算功能都整合在一个芯片中，客户透过函数库进行自己
的运算。
理论上，通用型DSP的运算效能比不上专用的ASIC，可现实情况是民间对芯片的需
求量远大于军方订单，而民用产品的研发节奏也远快于军方项目，因此通用型DSP的指
令周期很快就提升上去，将军方专用的ASIC抛到后头。
对军用ASIC而言，雪上加霜的是随着芯片制程的尺度越来越小，开发一颗芯片的设
计与光罩成本越来越高，以军方只有几百到几万颗芯片的订单根本连下给晶圆厂都排不
到产能。因此军方开始向民间订购商用芯片，但要强化到满足严苛的环境标准，这种产
品就称为 “商用现货”（COTS）。
例如F-35就大量使用COTS电子元器件，在原型机阶段是由国防厂商雷神公司向
Mercury公司采购RACE++系列计算机，内含的1.06GHz的MPC7448是基于PowerPC e600架
构结合Altivec 128位浮点运算技术而成的DSP，总和指令周期达75.6GFLOPS，为F-22全
部信号处理器的3.5倍。美国DSP市场领导者德州仪器公司的顶尖产品：C66x系列则是单
核速度19.2GFLOPS，8核总和为153.6GFLOPS，而华睿2号的指令周期高达400GFLOPS，可
说是将美国DSP都抛到后头了。
那么DSP芯片领先美国是不是就可以高枕无忧了呢？当然不是，其实美国DSP不只是
被华睿2号抛在后头，而是在近十年内都被另外两种商用芯片抛到了后头，即“通用计
算图形处理器”（GPGPU）和“现场可编程门阵列”（FPGA）。
GPGPU为游戏画面而生，迅速成长为运算巨兽，其浮点指令周期早已突破“兆次运
算”大关，并向十兆以上迈进，完全把DSP踩在脚下。但功耗较高及延迟时间较短长，
因此被限制在大型飞机、舰船、地面站台等不缺冷却与供电的平台上，DSP仍可把持战
机、无人机、导弹、个人装备。。。等对于供电与冷却供给要求高的小型平台市场。
但功耗较高以及延迟时间较短长，因此被限制在大型飞机、舰船、地面站台等不缺
冷却与供电的平台上，而DSP仍可把持战机、无人机、导弹、个人装备。。。等对于供
电与冷却供给高度紧绷的小型平台市场。
在信号处理的市场，FPGA的指令周期可逼近GPGPU，但功耗却是接近DSP的水平，上
至潜艇声纳信号处理系统，下至无人机的微型雷达，都可用FPGA芯片来满足信号处理的
需求。美国洛马公司在2013年就为F-35订购了83169颗FPGA芯片，写入不同的逻辑电路
后可满足F-35众多射频与光电系统的庞大信号处理需求。
在GPGPU与FPGA的两大强敌夹杀下，美国的DSP军用市场逐渐萎缩。这是美国的DSP
芯片让华睿2号后来居上的一大原因，当然传统DSP架构还是有软件定制化成本较低的优
点，在进一步压榨出运算效能后还是能满足对雷达、电子战。。。等信号处理的需求。
只是美国作为芯片产业的发源地，其软硬件生态圈既深又广，破坏性创新的能力仍
是无人可及，即便DSP技术出现落后，仍可用GPGPU与FPGA的颠覆性优势扳回一城。
因此，华睿2号出现当然是一项重大成就，有了它我国的众多国之重器都可以不受
国外限制。但我们还要看到当前芯片领域的新动向，意识到差距奋起直追才能保证不落
后。 |
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