DSP是宽带通信应用主流硬件平台

组合型通信解决方案一般选择16位定点DSP和MCU，如TI的C54系列或C62x系列、ADI的SafeNet DSP、以及AMD的ElanSC520等。有些8位通用MCU的性能已可达到100MIPS，如Scenix Semiconductor的SX18/28A100系列8位MCU，预计它将对未来低档宽带通信设备的处理平台市场带来一定的冲击。NEC也已采纳了MCU和DSP组合处理平台用于其WCDMA手机解决方案，预计这套系统将于99年底推出。

Internet电话是近年来DSP技术促成的一个蓬勃发展的新兴应用，它的主要工作原理是利用VoIP协议将本地用户的语音转化成数据包，并充分利用当今四通八达的廉价Internet数据网替代昂贵的传统长途电话线路实现与远端用户的语音通信。Internet电话可大幅削减用户的电话通信费用，前景十分看好。Internet电话由于同时涉及语音的编解码处理和通信管理工作，因此通常采用DSP和通用MCU组合处理硬件平台，其中DSP是保证其实时性能的关键。

Dataquest预测，Internet电话机市场有望在未来的三年内平均年增长率超过250%，估计到2003年底达到880万台。Internet电话的目标用户是中小型企业（包括SOHO用户），这类用户倾向于构建可在单一网络上提供语音和数据服务的新办公系统，并希望Internet电话机可与IP/PBX交换机和可处理语音的LAN路由器一起工作。

针对这一市场需求，Lucent于今年5月初宣布了单片带两个Ethernet接口的Internet电话解决方案。它的应用可使目前Internet电话方案所需的典型半导体芯片数由5片减至1片，成本估计可降低30%左右。

大幅度的成本削减将有助加速市场对这一迅速发展技术的认可。“Internet电话至今裹足不前的原因是其价格仍徘徊在250美元左右范围，”市场研究公司Dataquest的一位工业分析家Greg Sheppard说，“Lucent高度集成的SOC解决方案可将Internet电话的价格降低到150美元以下。”

为了满足客户日益迫切的上市需要，Lucent计划先于今年第四季度推出一种双芯片解决方案（基于DSP的T8301和基于微处理器的T8302）。T8301集成了一个ARM 940T MCU内核，主要用于处理VoIP信令和网络管理。T8302集成了Lucent DSP1627内核，主要用于语音编解码、线路回声抑制和处理VoIP算法。

未来Lucent的单片Internet电话芯片将由13个功能块组成：DSP内核、微处理器（ARM 940T）内核、手机编解码器、喇叭编解码器、喇叭放大器、话筒放大器、一个Ethernet MAC、两个10/100 Ethernet收发器接口驱动器和一个中继器、一个USB接口、一个红外数据通信接口、一个电话键盘控制器和LCD驱动器。

针对新兴的宽带实时嵌入市场同时需要DSP和MCU的特点，TI也在不断地根据市场需求调整自己的产品发展策略。在今年6月举办的设计自动化（DAC）会议上，TI第一次宣布了基于其DSP的SLI（系统级集成）子系统产品开发策略，主要为了满足需要高性能低成本解决方案的大众化通信应用市场需求。

TMS320C27x是TI SLI级产品开发策略的一个体现，它是一种集成了MCU内核的新型DSP，性能达100MIPS，适用于同时需要DSP和通用微控制器的中等规模实时嵌入式应用系统，如蜂窝电话、Internet电话等。

与此同时，ADI的DSP部门则将改善Internet通信的保密性作为其在该市场的主要发展策略。ADI早在96年就与网络通信加密解决方案领先供应商IRE结成了战略同盟，并在99年上半年推出了与IRE联合开发的单片网络安全通信解决方案SafeNet DSP ADSP-2141。该芯片在ADI DSP内核上集成了IRE的SafeNet加密技术，可确保通过Internet进行安全保密通信。

可编程ADSP-2141对IETF（Internet工程任务小组）提出的工业标准IPSec（Internet安全协议）提供完全硬件支持，并允许用户根据不断变化的工业标准进行自行升级。单片ADSP-2141能够支持OC-3（155Mbps）IPSec加密数据吞吐量，并能够通过多片组合进一步提高数据吞吐量。

SafeNet DSP现已获得通信系统制造商Nortel Networks和Altiga Networks的支持，并分别用以开发其下一代路由器和宽带VPN集中器。

ADI还正在与Intel联合开发一种定点低功耗DSP内核，目标应用是可同时处理图象/语音/数据的新兴嵌入式Internet通信设备。第一款产品可望于2000年后期推向市场。ADI希望借助Intel在微处理器设计上的特长加强自己在未来Internet时代嵌入式宽带通信和计算市场上的地位。

基于Infineon独创多任务引擎的Tricore内核利用其丰富的片上存储器资源和纳秒级任务转换速度在单个处理器内核上支持控制和DSP任务。基于Tricore内核的SOC芯片将具有比现在的MCU+DSP简单集成解决方案更好的性能价格比。Tricore内核灵活的外设互连总线支持的片上数据传输速率可达800MBps。这一128位数据总线可消除典型的DSP和MCU简单集成结构所带来的传输瓶颈。采用Infineon 0.25μm CMOS工艺制造的第一款80MHz Tricore芯片计划于己99年中期推出。

Infineon将采用一种不同寻常的市场策略来推广Tricore内核。一方面自己采用Tricore内核开发专用芯片；另一方面通过许可证方式授权其它芯片制造商使用Tricore内核。这一策略估计会对许多OEM开发商产生相当的吸引力，因为OEM可采用最新基于Tricore内核的芯片进行开发和初期生产，上批量后可购买Tricore内核制造更具成本效益的ASIC。Infineon近期透露将与以色列的一家新兴公司Seagull Semiconductor联合开发与Tricore内核相配的其它IP模块。

Tricore内核从结构上讲非常适合于需要密集数据量处理的数据应用，且其DSP/MCU一体化软件开发环境相信对大多数系统开发者而言是个福音。

NEC最近也加入了第三代手机市场竞争行列。NEC香港有限公司器件发展部总经理 Kazuhide Kawata表示，考虑到日本将于2001年3月开始运作W-CDMA移动电信网络，NEC已推出由6个芯片组成的W-CDMA手机全套解决方案。其中采用性能达70MIPS的32位MCU V850负责协议转换和其它控制功能，DSP负责语音编解码。

后续的研发策略将集中在如何进一步提高集成度，即开发系统级芯片。Kawata透露，“NEC目前已制订了三套方案。2000年中期将推出第一套解决方案，即将用户定制前端芯片与Modem芯片、MCU与胶合逻辑、DSP与音频芯片分别集成在一起，最终NEC将推出由模拟芯片和数字芯片组成的双芯片解决方案，并将在2001年采用0.12μm OX4工艺进行制造。”

市场研究公司Forward Concepts估计，全球3G移动终端的销售量将从99年的2万部迅速飙升到2003年的7百万部。该公司总裁兼分析家Will Strauss预测，“3G终端（或手机）将在99年后期开始上市，但大多是样机，主要用于现场测试。到2001年3G手机将进入批量生产阶段。”

DSP是宽带传输设备处理核心

宽带传输设备主要包括xDSL Modem、Cable Modem和第三代无线基站。这些设备都可在同一介质上同时传输语音、数据和图象信息，如xDSL Modem可使普通双绞电话线的传输速度提高到2Mbps~52Mbps，Cable Modem 将同轴电缆传输速度提高到10Mbps，第三代无线基站则可望将数据传输速度提高到2Mbps以上，这些宽带通信核心设备已经或即将进入市场，前景十分看好。

Will Strauss指出，“在未来几十年内，包交换IP技术将最终取代今天大多数电路交换公共电话网络，并将在多种媒介上实现，包括有线电视网络、LAN、ADSL和无线网络。目前已装机的端口数虽仅为几十万，然而，我们预测，未来两三年内付运的端口数将达到上千万。”Dataquest也预测，到2002年DSL Modem用户将超过3百万。

DSP是这些设备的核心IC。目前在这领域较活跃的DSP芯片有：TI的16位定点TMS320C6203、ADI的TigerSHARC和16位定点ADSP-218x、Lucent的DSP16?10、Lucent和Motorola联合开发的Star-Core SC140内核、以及Infineon的高性能Carmel内核等。

Infineon在其即将推出的全速率ADSL芯片组中采用了其性能高达120MIPS Carmel DSP内核，它还计划将该內核集成到其第三代蜂窝电话UMTS平台。Infineon希望能在99年底以前公布这些基于Carmel DSP内核的通信产品上市计划。

今年4月Infineon推出了第一款基于高性能16位定点Carmel DSP内核的功能仿真芯片CDEV，它含有1k X 96bit CLIW（可配置长指令字）存储器。CLIW结构使得该芯片可在单个指令周期内执行高达15个并行操作。这意味着它可为特定应用提供高达1800 MOPS处理性能。

Will Strauss评价道，“当今系统级集成大趋势正在使得应用市场对DSP内核的需求量以平均每年35%的速度增长。Carmel独创性的CLIW结构是其高性能和良好代码紧凑性的关键。DSP系统设计师很有可能会选择Carmel进行其专用IC设计。内含DSP的专用IC目前已经占整个DSP芯片市场的56%。”Infineon计划在99年第三季度末为客户提供开发套件（包括CDEV样片和评估板）和许可证。

但Infineon似乎对其Carmel DSP内核的性能仍感到不太满意，因为今年4月Infineon仍决定与TI合作开发其EWSD xDSL局端交换机，以采用TI的TMS320C6000系列DSP和其ADSL G.lite软件。

TI的ADSL G.lite解决方案采用其性能达1600MIPS以上的TMS320C6000系列DSP。C6000内核技术使得系统制造商可在单一DSP平台上满足多个DSL协议处理需求，从而为OEM提供了所需的高性能和灵活性。TI的全速率ADSL解决方案也采用C6000 DSP平台。

Dataquest在近期发表的“99年全球xDSL市场评估和预测”报告中指出，全球5家领先的ADSL Modem供应商中有3家采用了ADI的ADSL芯片组，而且他们占有98年全球市场份额的60%。ADI全速率或降速率ADSL芯片组均采用了其16位定点ADSP-218x系列DSP。

ADSP-218x系列DSP的特点是外形纤小且功耗很低，如采用144球形CAP封装的ADSP-2183的面积只有1平方厘米，高度只有1.25毫米，功耗也仅为0.8mA/MIPS。

8位、16位和32位定点TigerSHARC DSP是目前全球性能最好的DSP之一，以250MHz时钟工作时，就可提供每秒20亿次乘加运算性能。其目标应用是需要进行大规模多通道信号处理任务的应用，如无线基站和Internet远程接入服务器设备。

ADI总裁兼首席行政长官Jerald Fishman说，“我相信，今后一系列面向电信应用的DSP都将采用这一平台。”

基于TigerSHARC静态超标量结构的单片DSP就可提供对8位、16位和32位数据处理的支持，而这些都对正处于发展中的下一代电信协议（包括IMT2000和xDSL）非常关键。在电信语音编码器和通道编码器中，现有的或正在开发中的工业标准协议基本上都采用16位数据类型。为了改进信号质量，许多电信应用采用线路均衡和回声消除技术来提升整个系统性能。而这些算法将得益于32位数据处理所增加的精度。8位数据支持主要是为了图象处理应用，因为颜色信号一般用8位数据表示。

Lucent的DSP16?10含有两个DSP16000内核，每秒执行的乘加操作可达8亿次，功耗和面积均较小，而且它支持所有的无线语音/数据标准，包括第三代WCDMA、窄带CDMA、GSM和TDMA。这些性能使得DSP16?10成为无线基站的一个较好选择。

Lucent无线业务部副总裁Aaron Fisher说，“DSP16?10的双内核结构意味着可在单片上实现更多的DSP语音编码器，例如29个增强型全速率语音编码器。”

DSP16?10计划在99年第二季度提供样片，年底进入批量生产。“Lucent的DSP16?10采用双内核结构，主要活跃在2.5G市场，大多用于升级现有的第二代GSM设备。”Will Strauss认为。

下一代宽带通信系统开发者还将受益于一种新的处理器结构，这就是Motorola和Lucent联合开发的Star-Core SC100 DSP内核，它最初是为那些对功耗和存储量要求较严的应用而设计的，如无线手机和PDA，但现在也设计用于推动下一代高性能多通道电信应用的开发，如xDSL局端设备和3G无线基站。

今年4月，Motorola和Lucent 宣布推出第一款Star-Core SC140内核，它是SC100家族的第一个成员，可提供3000MIPS或每秒12亿次乘加运算性能。由于SC140的产品定位是通信应用，因此该内核在1.5V供电 300MHz运行速率条件下，每MIPS仅消耗0.1mA，性能相当不错。在对低功耗要求更严的应用场合，120MHz 0.9V条件下SC140可提供1200MIPS和4亿8千万次乘加运算，而功耗仅为0.066mA/MIPS。

由于SC140是一种基于编译器驱动DSP结构，因此驱动SC140内核工作的90%以上应用软件代码可以用高级编程语言编写，如C或C++。这一性能除了可加速新设计的上市周期外，还可大大减轻现有通信系统升级所带来的工作量。

SC140内核在设计上充分考虑到了与其它DSP内核、MCU内核和半可编程协处理器的接口，这使得它有希望在未来通信系统开发中占有一个重要的地位。

Will Strauss认为，“Motorola DSP56307目前主要用于Motorola和Lucent北美TDMA（IS-136）基站上，它不太可能会在3G市场起重要作用。Star-Core SC140结构看起来非常好，估计到99年第四季度就可提供样品。我认为Motorola和Lucent最终将在其3G基站上采用该内核，尽管目前两家都在初始样机系统开发和现场测试时采用TI DSP芯片。”

TI的TMS320C62x 16位定点DSP性能可从1200MIPS到2400MIPS，它主要是为了满足未来新兴宽带通信应用对数据处理能力的更高要求，如ADSL Modem、无线基站和局端交换机等。

目前全球10家领先的3G基站供应商中有8家已选用了TI的TMS320C6203 DSP，包括Ericsson。这款于99年5月推出的16位定点DSP可提供2400MIPS性能，而相应功耗仅为330mW。

C6203片上集成了7Mbit存储器（3Mbit程序SRAM和4Mbit数据SRAM），这使得系统设计者在开发高性能多通道应用时毋需添加任何外部存储器。C6203另一个很大的优点是采用了革命性的VLIW（甚长指令字）DSP结构，这使它的并行处理性能非常好。

ADI的TigerSHARC要到99年底或2000年初才能提供样品，其未来的目标市场也是3G基站。不过，Will Strauss评价道，“尽管Star-Core SC140和TigerSHARC芯片看起来性能都比TI的C620x优越，但C62x毕竟已是一年以前的产品，TI可能会在99年底或明年初推出功能更为强大的型号。”的确，TI正计划推出与C62x系列代码兼容的性能达5000MIPS DSP产品。

根据Forward Concepts，无线基站领域的DSP市场销售额在98年约为1亿6千万，这一市场的年复合增长率预计将达到20%，即到2003年市场达到约4亿1千万。

MCU和网络处理器龙虎争斗

宽带通信交换设备主要包括可同时处理语音和数据的集中器/网关/路由器、以及宽带ATM交换机等。宽带集中器由于主要是控制方面的应用需求，一般采用高性能通用MCU解决方案。宽带网关、路由器和宽带ATM交换机主要负责协议转换、数据打包重组、传输路径选择等，其硬件平台主要采用基于MCU的高性能专用通信处理器，如Motorola的PowerQUICC系列通信处理器。但近年来一种专门针对该市场开发的网络处理器得到众多芯片供应商的支持，发展势头很猛，值得留意。

网络处理器目前正在市场上迅速崛起，并有望成为Motorola PowerQUICC通信处理器的主要潜在竞争对手。网络处理器是一种基于可编程ASIC的通信处理器，目标应用市场就是宽带网关、路由器和宽带ATM交换机，目前包括Intel在内的几乎所有芯片制造商都十分看好该芯片的市场发展潜力。

用户端和局端宽带集中器可选择16位通用MCU，如AMD新近推出的基于Am586内核的16位ElanSC520，该芯片引人注目的是集成了PCI 2.2总线接口、集成SDRAM控制器以及一个称为AMDebug的CPU仿真调试接口，这为系统开发者带来了不少方便。

ElanSC520微控制器的最大特点是具有片上软件调试功能，还适用于作Web电话、宽带蜂窝基站、PBX、智能用户端网关、远程接入设备、路由器、交换机等通信应用的控制器中心。这款芯片采用0.25μm制造工艺，样品要到99年底才能提供，大批量生产估计要到2000年第一季度。

基于PowerPC内核的PowerQUICC通信处理器至今已推出三个产品系列--MPC850、MPC860和MPC8000。MPC8000系列是MPC860系列的高性能扩展版。

MPC860P PowerQUICC通信处理器在80MHz时钟工作时，可提供106MIPS性能。MPC860P的8K字节片上双口RAM设计用于执行ATM电信系统设备采用的微码，如Motorola的AAL2微码。MPC860P与MPC860家族的早期型号保持引脚兼容，这一兼容性允许用户毋需修改现有设计即可立即升级系统性能。

MPC855T是MPC860家族的最新成员，这款芯片主要针对要求更低成本的快速以太网设备市场。它提供一个10/100以太网端口和一个专用串行通信控制器，支持以下通信协议，如ATM、HDLC、ISDN、多通道HDLC和10BaseT以太网。MPC855T的这一灵活性使它非常适合应用于下列应用，如SOHO和局端路由器、ADSL和Cable Modem、以及智能交换集线器。

Motorola还计划推出MPC860P的一个简化版本MPC860DP，它可提供相同的处理性能，但只有两个串行通信通道（SCC），而MPC860P有四个。它们均支持多通道HDLC、ATM、Ethernet。MPC860系列产品自问世以来，已在超过500个通信系统产品中得到了应用，包括SOHO路由器、远程接入设备、以及其它电信基础设备，其客户更涵盖Alcatel、Cabletron、Fujitsu、Lucent、Marconi、NEC。目前已有超过40家第三方供应商为MPC860系列产品提供开发工具。

MPC8260 PowerQUICC II通信处理器是MPC8000系列的第一款产品，除了含有一个高速PowerPC内核外，还集成了一个每秒可处理710Mbit数据的通信处理引擎，它可同时支持快速以太网、155Mbps ATM和256个HDLC通道，主要面向高档宽带通信设备应用，如远程接入集中器、局端路由器和宽带电信交换设备。到目前为止，超过30家第三方供应商已经承诺或开始提供PowerQUICC II产品开发工具。

基于可编程ASIC结构的通信处理器融合了ASIC成本低速度快和可编程灵活性的优点，特别适合高性能网络协议处理任务，目前已吸引了越来越多的系统制造商和投资商的目光。

网络处理器是目前语音网络和数据网络的融合产物，它是一种基于可编程ASIC结构的新兴SOC芯片，专门用于处理PHY、MAC和传输引擎层以上通信功能，如流量控制、数据安全、服务质量（QoS）等。其目标应用包括：能提供多种服务的WAN交换机、接入集中器和高档LAN路由器/LAN交换机。

分析家指出，这种新一代专用处理器将使得目前的网络设备（如交换机、路由器和网关）运行更快以及更易于升级。市场调研公司Dataquest认为，未来三年之内，网络处理器的销售额可望上升到通用微处理器的两倍。

在过去，网络设备供应商不得不在两类芯片中作出困难的选择：客户定制处理器--快速但不可编程；通用处理器--如Intel Pentium，速度较慢但足够灵活，用户只需简单地改变软件代码并下载到处理器中即可增加新的功能和更改代码缺陷。网络处理器与以上两种解决方案相比，可为系统提供重要的工作效率和灵活性，便于系统升级。

目前几乎所有的芯片制造商都冲入了这一新市场，包括Intel和Lucent。不过，市场调研公司Current Analysis的分析家John Freeman指出，目前领导这一市场潮流的是一些拥有独创性专利技术的起步型小公司，如Agere、Maker Communication和Solidum Systems等。这些公司现已开始向网络设备供应商（如Cisco Systems和3Com等）交付其新一代网络处理器，估计采用这种新芯片的设备将在2000年上半年上市。

Intel总裁Craig Barrett对公司PC处理器利润不断下滑的忧虑促使他拨出22亿美元巨款收购了网络通信芯片制造商--Level One Communications公司，正式挥师进入这一新兴市场。这一Intel 历史上最大的兼并事件标志着其未来发展策略正在向快速增长的LAN和远程接入市场倾斜。

由于Intel公司传统的支柱产品PC微处理器业务的增长势头已开始趋缓，因此Intel急需增强他在网络产品方面的竞争力，以寻找新的市场增长点。Level One的芯片内嵌有通信性能，主要的客户包括3Com、Cisco和HP等网络设备供应商。而Intel在这一市场的力量还较弱。“这次收购可以为我们提供满足快速增长的Internet和电子商务应用市场所需的硅构造块技术。”Barrett说。

继今年3月初收购Level One之后，Intel在7月初又收购了一家制造交换机、路由器和其它网络硬件所需处理器的新兴小公司--Softcom Microsystem。

Softcom为Intel提供了制造下一代快速可编程网络通信芯片所需技术。“现在那些正采用Intel Pentium或通用RISC芯片平台制造路由器的网络设备供应商将时刻关注这一新兴市场，并考虑或许应该改变其产品的结构以支持新的网络处理器。”工业分析家Freeman在对下一代网络通信芯片发表评论时说。

Intel已于今年9月初正式宣布推出这种新的通信处理器。Intel希望这种称作网络处理器的微芯片能够替代基于DSP或MCU的通信处理器，成为下一代企业网络及Internet网上负责管理数据的宽带交换机及路由器的智能中枢，并藉此建立自已的第二个核心发展领域。

预计Intel将利用自己庞大的制造规模大打价格战，这将给该领域的传统芯片供应商带来麻烦，毕竟Intel曾经利用这一简单实用的市场策略赢得了全球90%以上的PC市场。Intel表示，目前他已争取到几家大客户的支持，包括Cisco Systems、NewBridge和Cabletron网络系统公司。

Lucent近期推出了一款可为ATM网络提供宽带接入性能的网络处理器，这一称作ATM端口控制器（APC）的芯片可处理来自多个接入应用源（如xDSL、Cable、PSTN和LAN）的多种数据流，并经打包后发送到宽带骨干网络，这些功能以前都是由ATM交换机完成的。APC监控进入的语音和图象应用数据流，并确保它们能按照优先级顺序得到处理，以满足商业用户和家庭用户所需的不同QoS级别。其可编程性允许用户进行现场升级和支持不断涌现的新服务。

APC的目标应用是数字用户线接入多路复用设备（DSLAM），它支持ADSL、HDSL、G.Lite和其它接入技术。它也可应用于WAN核心交换机、无线收发基站和2.5G/3G系统基站控制器。

Lucent还为该芯片开发了其它配合芯片以缩短系统开发周期。例如，APC与其近期推出的多协议多速率TDAT04622 SONET成幀（framing）兼终端匹配芯片相组合就可提供一套完整的4端口155Mbps ATM交换机解决方案。APC芯片采用贝尔实验室0.25μm互补CMOS工艺制造，预计99年底将投入批量生产。

与Intel和Lucent一样刚进入这一市场的供应商还有C-Port和Agere。C-Port已经正式宣布了其C-Ware网络处理器结构，并将在正式产品发布前预先推出C-Ware开发平台和仿真芯片，这使得系统OEM可以预先开发软件模块。Agere是一家为高速语音和数据网络提供多协议处理器的新兴公司，今年5月初它推出了其PayloadPlus产品系列第一款网络处理器FPP（Fast Pattern Processor）。这款芯片能够在线路速度高达2.5Gbps或OC-48时处理复杂的多协议数据信息（包括IP、ATM、MPL5和AAL5）。适用于路由、交换、网络管理、防火墙、监测、SARing和接入控制表格处理等应用。这款芯片的升级产品将可提供全双工OC-192处理速度。