熟悉我国半导体发展历史的人应该都听说过“汉芯事件”，上海交大微电子学院陈进教授将从国外购买的芯片，用砂纸打磨掉原有标识，换成汉芯的logo，伪造成我国研发出高端芯片的假象，引起了业界轰动，骗取了国家上亿资金。后事情败露，陈进逃往美国。这起恶劣事件令国家取消了很多半导体项目的补贴和扶持计划，导致我国芯片事业停滞了数十年，而这起事件的芯片主角，就是本文的要讲的——DSP芯片。
DSP芯片，英文全称Digital Signal Processing，中文名叫数字信号处理器， 和CUP、GPU、以及FPGA共称高端芯片四大件，属于典型的数字芯片。从名字上可以感受到，相比其他几类芯片，它的特长在数字信号处理，如果把他们比作NBA球队，CPU就科比，纵览全场，能突能投能传球；GPU就像爱投3分球的库里，主攻图像和图形相关运算；DSP就像喜欢突破的艾弗森，主攻数字信号处理，速度快；FPGA就像詹姆斯，能打后卫也能打小前锋，有时甚至还能打中锋，属于可编程逻辑器件，可以根据根据需求进行重新设计和配置，可塑性强。DSP芯片按照基础特性、数据格式以及用途主要分为以下几类：
DSP芯片之所以能在数字信号处理方面这么强，是因为它有专门的哈佛结构（将程序和数据分开），相比单片机的冯诺依曼结构来说处理能力更强，就像一个超市收银台，冯诺依曼结构就是一个普通的人工结算柜台，哈佛结构就像盒马鲜生的多台无人自动结算机，效率自然更高；另外DSP内部拥有硬件乘法器和累加器，并且配备了专门的指令，例如MAC指令，它可以在一个指令周期中完成一次乘法和一次加法运算，设备拥有的乘法器和累加器越多，运算速度就越快。正是因为这些结构特性，因此DSP能够以极高的效率用固定处理的方式快速、大量、并行地完成巨大的数据计算，常见的计算诸如快速傅里叶计算、大量的累积乘加、卷积计算等。DSP芯片结构特点如下图：
DSP的发展，顺应了数字化社会带来的大量需要高速实时运算的需求，解决了模拟信号失真和受干扰的问题，能够将模糊信号实时快速转化为清晰数字信号。在我们使用的微信语音，或是用手机摄像头拍照时，都是有DSP在背后默默付出，具体工作原理是：当一个模拟信号输入时（如语音或CMOS传感器接收到的光），首先经过前置滤波器滤波，通过A/D转换器将模拟信号转为数字信号 ，该数字信号经过DSP处理器进行处理，再通过D/A转换器转为模拟信号，通过模拟滤波器进行输出。DSP系统典型原理构成如下图所示：
因为DSP芯片的以上特性，使得其应用极其广泛，在信号处理领域，主要用于数字滤波和快速傅里叶变换；在自动控制领域，主要用于电机控制和机器人控制（例如使机器人系统快速处理问题）；在通信领域，主要用于数据加密和数据压缩；在语音处理领域，主要用于语音识别和语音增强（语音编码和解码）；在图形/图像处理领域，主要用于图像压缩与传输（例如汽车摄像头拍到的图片经DSP处理后在车机大屏显示出来），机器人视觉等；在仪器仪表领域，主要用于函数发生和数字示波器（使测量速度和精度大大提高）；在军事领域，DSP能实现导弹自动跟踪与锁定，还用于目视瞄准器和头盔微光仪等，自动火炮控制、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等雷达数字信号处理。据权威数字统计，目前DSP 芯片在市场上应用最多的是通信领域，占56.1％；其次是计算机领域，占21.16％；消费电子和自动控制占10.69％；军事／航空占4.59％；仪器仪表占3.5％；工业控制占3.31％；办公自动化占0.65％。
DSP芯片诞生于上世纪70年代，美国AMI公司在1978年发布第一个单片DSP芯片，但世界上第一颗真正意义上大规模商用的DSP芯片是德州仪器1982年推出的TMS32010，其运算速度比微处理器快了几十倍，其后随着COMS工艺的发展，存储容量和运算速度均不断提升，320系列也不断迭代，性能越来越强劲，因其价格低，质量好，功能强，目前已经是业界最有影响力，最成功的DSP处理器，德州仪器也因此稳坐DSP世界头把交椅，目前TI的DSP系列产品主要包括TMS320C2000系列，TMS320C5000系列，TMS320C6000系列，C2000系列主要用于高性能的数字控制，如电机控制、太阳能逆变器等。C5000系列主要用于低功耗的手持设备，用于做音频和语音处理应用，如音频编解码、语音识别等。C6000系列主要用于高性能计算应用，如雷达、图像处理等，目前国内DSP芯片创业企业的产品大多数是对标TI的C2000系列。
除TI之外，全球第二玩家是ADI，它家的ADSP-21XX系列在语音处理、声频调制解调器以及实时控制等应用上有较多的出货，另外ADI的SigmaDSP音频处理器、电视用SigmaDSP处理器也在市场上占据了较大份额；恩智浦、ST、Microchip、NXP等海外厂商也在DSP芯片上有所布局。
根据第三方数据，预计到2025年，DSP全球市场规模大约为164亿美元左右，国内市场规模预计在200亿左右，粗略估算一下，我国占全球市场规模约为20%，2020年我国DSP芯片需求量达34亿颗，供给不足1亿颗，国产化率不足3%，尤其是在军用DSP市场，主要被TI、ADI两家美国公司占据，其中TI约占60-70%，ADI约占30-40%，因此国产化迫在眉睫，尤其是在关系国家重大战略安全的军用领域，必须实现完全自主才能彻底摆脱受制于人的态势。
好在我国高层对芯片领域重视较早，尤其是DSP领域，早在2006年“核高基”重大专项就明确了DSP国产化的重要使命，由中电科14所跟龙芯公司、清华大学合作开发国产DSP 芯片华睿1号在2012 年通过核高基专项组验收。产品成功应用于14 所十多型雷达产品中；同年由中电科38所推出的魂芯1号也顺利通过验收（如下图），对标ATD的TS201，产品成功应用在雷达、声纳、电子对抗等方面，2018年又发布了魂芯2号A，计算性能提升了4倍。14所和38所的产品为我国军用DSP打开了突破口，实现了真正的国产化，保障了自主芯片安全。对于DSP芯片，国家要求新研发装备要求全部国产化，已定型装备的新批次要国产化，在此标准下，目前我国军用DSP领域国产化率猛增。
从整个应用市场来说，DSP军用领域市场份额占全部DSP市场份额不到10%，DSP要实现真正的国产替代，还需要在民用领域发力。但是追赶之路很艰难，TI、ADI等厂商产品研发和推向市场时间久，积累了多年的硬件研发经验和完善的软件开发环境，用户生态完备，市场成熟。他们的产品价格低又好用，除非缺货或者不卖给你，否则国内用户很难有动力去把DSP芯片换成国产的。好在2021年的缺货热潮以及中美贸易摩擦又在DSP领域掀起了创业和投资的热潮，一批国产DSP开始崭露头角，一级市场上比较知名的有以下：
中电科14所：核心产品“华睿”系列，采用了龙芯的MIPS架构，与TI和ADI不兼容，产品主要是军用雷达。
中电科38所：核心产品是“魂芯”系列，纯自主开发的架构，与TI和ADI不兼容，生态不完善导致应用领域窄，难以大规模铺开，也是主要用在军用雷达。
中科昊芯：2019年成立，核心人物李任伟是智能机器人处理器负责人，产品对标TI的C2000系列，采用RISC-V架构，市场集中在工业、家电、新能源领域。
湖南毂梁微：2018年成立，源自国防科技大学“银河飞腾”DSP团队，核心产品“麓山”系列和“韶山”系列，产品同样是采用TI的C2000架构，主要用于智能装备、新能源汽车、移动通信等工控领域。
湖南进芯：成立于2012年，属于中电科58所的产业化公司，创始人黄嵩人曾任58所副总工程师，产品同样对标TI公司C2000系列DSP，应用于工业控制、航天、医疗、通信等领域。
青岛本源微：成立于2018年，团队来自于中科院自动化所，核心人物张志伟是国家专用集成电路设计工程技术研究中心副主任，在DSP领域深耕多年，公司军用与民用并重，将RISC-V架构与DSP技术结合，研制了自主知识产权的DSP处理内核和芯片。
随着芯片的集成化趋势越来越强，很多应用场景下，DSP除了以单芯片形式存在，还以IP或处理单元的形式集中在SoC中，手机里的DSP就是后者；未来DSP+FPGA，DSP+ARM的异构多核，将多个DSP芯核以及外围的电路单元集成在一颗芯片上,实现DSP系统级的SoC等均是发展趋势，新技术层出不穷，我国的DSP创业企业已经在路上，相信通过不断的积累和发展，工具链及应用生态不断完善，国产DSP芯片市场占有率(尤其是民用市场)必将迎来突破。