【企业视窗】
中国电科38所自主设计“魂芯二号A”亮相安徽（图2幅）
■郑媛媛
华为在4月22日年度分析师峰会上宣布：美国市场或不再是其全球战略的一部分，它也对美国市场不再感兴趣！这是一份令人心疼的告白，虽豁达，但也无奈。丢掉“美国芯”的华为今后将咋办？就在国人为之而担忧的第二天（4月23日），中国电科38所在福州举行的首届数字中国建设峰会上发布了业界实际运算性能最高的数字信号处理器——“魂芯二号A”，实际运算性能业界同类最强。
该芯片由位于安徽省合肥市的38所完全自主设计，在一秒钟内能完成千亿次浮点运算，单核性能超过当前国际市场上同类处理核的4倍。“魂芯二号A”的推出，使得软件无线电从理想走向现实，也为我国建立自主体系高端DSP产品谱系奠定了坚实基础。
2006年，几个怀揣梦想而又对处理器懵懵懂懂的38所人开始走进DSP芯片设计领域，一切从头开始摸索。他们坚持效率优先，在各方支持下经过6年不断努力，于2012年推出我国第一款从指令集、体系结构到开发环境均自主的实用型高性能浮点通用DSP——“魂芯一号”。该芯片性能高于同期市场同类DSP性能4至6倍，通过成功应用在我国空警-500预警机雷达等多个国防科技装备型号，一方面大大提升了国防科技装备的性能，另一方面也验证了我们自己设计的处理器的可用性和可靠性。“魂芯一号”也成为我国第一款广泛应用于国防科技装备的高端自主数字信号处理器。
从2012年开始，历经6年不断完善和修改，通过“魂芯一号”实际使用过程的不断迭代和磨合，38所科研团队完成了“魂芯”家族的第二代产品——“魂芯二号A”的设计，并于2017年一次流片成功，初步形成了“魂芯”品牌技术体系和产品谱系。
“与‘魂芯一号’相比，‘魂芯二号A’的性能和普适性更好,目前已具备量产能力。”中国电科首席科学家、“魂芯二号A”总设计师洪一介绍。“魂芯一号”是我国首款从指令集、体系结构、开发环境均自主设计的DSP芯片，“魂芯二号A”同样采用全自主体系架构，外观只比一元硬币稍大一点,但其运算性能是“魂芯一号”的4.8倍,而且接口更多更好用,具有相对良好的应用环境和调试手段。比如,“魂芯一号”当时采用的是单核处理器、68个运算部件、600多条指令、24Mb存储容量,而“魂芯二号A”在这些方面已经全面升级,单核变成了双核,运算部件扩展到84个,指令增加到1400多条，存储容量扩大到48Mb。魂芯DSP核是当前市场上性能最高DSP核，实现了市场上同类产品性能指标的超越，目前荣获国家技术发明专利、软件著作权等科技成果共计30余项。
性能超越国际市场同类产品。美国德州仪器公司生产的TMS320C6678芯片，是目前国际市场上通用的DSP产品。与国际市场同类产品相比，“魂芯二号A”同样表现出色，并且实现性能的全面超越。
洪一介绍,“魂芯二号A”通过软件单核实现1024浮点FFT (快速傅里叶变换)运算仅需1.6微秒，运算效能比德州仪器公司这一产品高3倍，实际性能为其1.7倍,器件数据吞吐率达每秒240Gb。在实际运算性能与德州仪器公司产品相当的情况下，功耗下降三分之一，在可靠性、综合使用成本等方面全面优于进口同类产品。
“国外产品一般需要通过可编程逻辑阵列器件，来连接模拟数字、数字模拟信号变换器,‘魂芯二号A’可与高速模拟数字、数字模拟信号变换器直接互连,具备相关时序接口,可以实现P波段射频直采软件无线电处理形态。”洪一说，“魂芯二号A”明显更好用，未来可以覆盖到C波段、X波段等更高的频段。
目前，“魂芯二号A”拥有当前国际市场上性能最好的DSP核，实现了市场上同类产品性能指标的超越,荣获国家技术发明专利、软件著作权等科技成果30余项。“‘魂芯二号A’不仅支持多种协议，而且支持片上网络调试、远程调试，为系统维护开发提供便捷和快速实现手段。”洪一表示，这一芯片在数据吞吐、灵活性、易用性等方面获得了良好的平衡。
成功并非一蹴而就。从研发“魂芯一号”到推出“魂芯二号A”，中国电科38所的科学家们用了整整12年。“这两种芯片的研发均历时6年,汇聚了众多科研人员的心血和汗水。”洪一坦言，芯片的成功推出得益于集团良好的容错环境和丰厚的技术积累。早在1986年,中国电科38所就推出我国首款客户定制集成电路，目前在集成电路领域,他们已耕耘了30余年。
该芯片采用全自主体系架构，通过单核变多核、扩展运算部件、升级指令系统、扩大存储容量、加大数据并行、丰富调试手段、扩展应用领域等手段，使器件性能实现千亿次浮点运算，同时具有相对良好的应用环境和调试手段。器件配置了相对强大的数据吞吐率能力，支持RapidI/O、PCIE、JESD204B等多种协议，支持片上网络调试、远程调试，可为系统维护开发提供便捷和快速实现手段。
作为通用DSP处理器，“魂芯二号A”将广泛运用于雷达、电子对抗、通信、图像处理、医疗电子、工业机器人等高密集计算领域。目前，正在多种重大装备以及图像处理领域中推广使用。
图1：中国建设峰会上发布“魂芯二号A”
图2：中国芯，中国造
