1、面向实时控制应用的RISC-V架构DSP处理器RISC-V Summit China 2023 Short Talk2023/08/24中科本原1DSP作为信息产业的核心芯片，应用领域广阔应用领域多媒体及通讯基站、手持终端等工业控制电机控制、继电器控制等新能源光伏交变、逆变器、储能等电动汽车电机控制、多媒体等语音图像语音处理、图像处理等消费电子数字电视、手机、大家电等资料来源：半导体协会、TI 2018年报、Market Study Report LLC、WIND全球DSP市场规模（亿美元）2018年全球DSP市场规模近百亿美元 未来将 保 持 每年9.3%的速度增长 2025年全球DSP市场

2、规模近两百亿美元95.8CAGR=9.3%DSP芯片是一种专门针对数字信号处理优化设计的高性能微处理器，可快速实现各种数字信号处理算法，在处理FFT、矩阵运算、滤波等运算时具有极高的性能功耗比，是信号处理系统的核心芯片。灵活可编程更高计算效能更低成本强实时性 DSP芯片结构复杂、设计难度大，与CPU、GPU和FPGA共称“高端芯片四大件”具有自己独特的优势：2超百亿市场规模DSP严重依赖进口，亟待全面自主可控数据来源：央视财经，智研咨询，新思界产业研究中心DSP作为高端芯片四大件之一，全面实现自主可控是必然趋势。系统设备核心芯片国产率计算机系统服务器CPU0.5%个人电脑

3、CPU/GPU0.5%工业应用CPU10%通用电子系统可编程逻辑设备FPGA/CPLD1%数字信号处理设备DSP0.5%嵌入式系统Embedded CPU10%通信装备移动通信终端Application Processor23%CommunicationProcessor25%Embedded CPU/GPU0.5%Embedded DSP0.5%核心网络设备NPU15%储存设备半导体储存器DRAM0.5%Nand Flash0.5%Nor Flash12%显示及视频系统高清电视/智能电视图像处理器15%显示驱动8%DSP芯片主要提供商DSP IP主要提供商我国DSP市场超过百亿元DSP芯片与

4、IP严重依赖进口81.1 90.5 102.3 112.2 124.8 136.9 163.5 20.0 22.8 26.6 28.6 31.5 34.2 37.0 0500021我国DSP芯片市场规模（亿元）我国DSP芯片需求量（亿颗）20.0 22.8 26.6 28.6 31.5 34.2 37.0 0.280.370.50.590.750.911.11.40%1.62%1.88%2.06%2.38%2.66%2.97%0.0%1.0%2.0%3.0%4.0%0520019202

5、02021我国DSP芯片需求量（亿颗）我国DSP芯片产量（亿颗）DSP芯片国产化率（%）3中科本原简介中科本原成立于2018年，为数字信号处理器DSP芯片供应商。于2022年10月加入RISC-V国际基金会。公司面向工业控制、新能源、电动汽车、家电和轨道交通等领域，提供具有竞争力的DSP产品和解决方案。创始团队开始承担国家重大DSP研制任务20032018.082020.012021.102022.11公司注册成立，获得即航基金种子轮投资完成天使轮融资，由中科创星、长风智清投资完成B轮融资，由毅达资本、中网投、国新创投、中电智慧互联投资，老股东深创投、高创资本跟投完成A轮融资，由同创伟业、普华

6、资本、深创投、高创资本投资4产品路线图：从内核到芯片的完整系列化DSP矩阵，覆盖传统架构及自主创新2022年及以前FDM-D101FDM-D201FDM-D204FDM-R034传统架构创新架构视音频处理系列低功耗实时控制IP核2023FDM-R035FDM-R335SpringCoreFDM-R069FDM-S1020FDM-D301FDM-R0049SummerCoreFDM-R3772024FDM-RV335流片在研规划产品FDM-R388FDM-RV388FDM-RV0049AutumnCore2025FDM-RV034FDM-RV377 芯片FDM-RV035注：芯片按流片节点，IP

7、核按测试完成节点NPU5RISC-V架构DSP技术路线DSP设计核心技术体系应用场景的深刻理解RISC-V基础指令集DSP扩展指令集Fundamental DSP指令集架构及芯片面向工业控制、新能源等应用领域，将RISC-V架构与DSP技术相结合，研制具有自主知识产权的DSP处理内核和芯片6IDE&Core场景分析需求分析市场调研技术可行性分析产品规格制定研发计划制定SPEC制定ISA定义微架构定义设计实现设计验证时序收敛测试验收Hardware Design Flow功能分析软件设计迭代优化测试验收Software Design Flowp 应用领域调研p 客户需求分析p 自研标准化软硬件设

8、计流程p 基于RISC-V生态的软硬件产品算力：处理器运算的吞吐能力功耗：处理器的能量消耗面积：处理器占用面积外设：处理器能面向的外接设备安全：处理器的稳定性与可靠性.基于RISC-V架构的面向领域设计方法7实时控制领域算法库面向领域优化的目标与意义：p 优化程序所调用算法的性能：扩展指令集编写汇编函数库，通过调度指令与优化控制流，可以提升算法库性能。p 基于算法库进行指令扩展设计：面向领域的算法库包含数据格式以及运算、控制、访存类操作的规律。对于RISC-V架构指令扩展起到关键作用。实时控制领域包含电网基础设施、电器、电动和混合动力电动汽车、电力输送、电机驱动和机器人等应用场景。面向实时控制

9、领域的数字信号处理器在上述场景中对运算与控制起到了关键作用。指令集定义汇编函数库构建APIApplication实时控制领域函数8实时控制领域算法库p FastRTS:三角函数、log数学运算。用于加速基础数学类型运算。p Fixpoint/FFT:定点FFT相关算法。用于32位的步倒序、步计算、虚实部分离等定点运算操作。p Fixpoint/Filter:定点滤波算法。用于16与32位FIR滤波函数运算。p FPU32/FFT:32位浮点FFT算法。用于32位的步倒序、步计算、虚实部分离等浮点运算操作。p FPU32/filter:浮点滤波类算法。用于16与32位FIR滤波函数浮点运算p F

10、PU32/vector：向量类型运算。用于乘累加等向量类型运算。00400050006000fixedpoint/fftfixedpoint/filterfpu32/fftfpu32/filterfpu32/vector性能优化对比普通指令扩展指令替换深度优化l 普通指令：由编译器编译得到的RV基础指令汇编函数。l 扩展指令替换：指令精简、及将部分指令或逻辑使用效率更高的扩展指令替换。l 深度优化：饱和指令替换、扩展指令替换、逻辑重排、数据相关优化等。Basic MathUnified APIUser ApplicationFastRTSFixpoint/FFTFixpoint/FilterFPU32/FFTFFPU32/FilterFFPU32/Vector9SpringCore：指令集定义友商指令#ADD No.1ADD ACC,#16bit#0.15 (ACC=ACC+S/0:16bit 600 MHz GFLOPS 1 GHz GFLOPSRISC-VFDM-RV335FDM-RV035FDM-RV034FDM-RV0049图像视频通信人工智能工业控制新能源大家电电动车守其初“芯”创造不凡Be fundamental,Strive for excellence致力于成为全球一流的DSP企业