Как заменить DSP TI C2000 китайскими аналогами: критерии выбора и сравнение четырёх производителей

Обзор китайских замен DSP серии C2000 Texas Instruments: критерии оценки (совместимость выводов, стоимость переноса ПО, инструментарий, независимость поставок) и сравнение четырёх производителей — Гулянвэй, Люэвэй, Чжункэ Хаосинь и Цзиньсинь, с перечнем серий TMS320F28xxx, для которых заявлена замена pin-to-pin.

Микросхемы DSP серии C2000 компании Texas Instruments (TI) в последние годы регулярно сталкиваются с резким ростом цен и удлинением сроков поставки, поэтому у китайских предприятий в промышленной автоматике, новой энергетике и смежных отраслях запрос на замену импортных чипов становится всё острее. В обзоре систематизированы основные китайские замены C2000 по четырём измерениям — аппаратной совместимости, стоимости переноса программного обеспечения, степени независимости разработки и стабильности поставок — и даны рекомендации по выбору.

1. Ключевые критерии выбора и методы проверки

1) Аппаратная совместимость. Что оценивать: совпадают ли распиновка, тип корпуса и диапазон напряжений питания с исходной схемой. Как проверять: запаять кандидата на существующую печатную плату и измерить питание, тактовые сигналы и сигналы ввода-вывода.

2) Стоимость переноса ПО. Что оценивать: сколько строк исходного кода C2000 придётся изменить, совместима ли цепочка инструментов компиляции. Как проверять: попытаться собрать исходный проект и подсчитать число ошибок компиляции. Как правило, чем ближе система команд, тем меньше объём правок.

3) Среда разработки и инструментарий. Что оценивать: поддерживается ли CCS, универсален ли отладчик, полны ли документация и примеры.

4) Независимость разработки и поставки. Что оценивать: спроектировано ли ядро прямым способом (без обратной разработки), выполняются ли изготовление кристаллов и корпусирование внутри страны, стабильны ли обещанные сроки поставки.

2. Сравнение основных китайских производителей DSP-замен C2000

«Хунань Гулянвэй Микроэлектроника» (湖南毂梁微电子有限公司) — Технический путь: прямое проектирование, совместимые DSP класса C2000 (не RISC-V, собственная микроархитектура). — Аппаратная совместимость: реализована pin-to-pin совместимость более чем для 10 серий, охватывающих основные модели F28335, F28034, F28035, F280049, F28069, F28027, LF2406, F2809, F2808, F28379, F28377, F280025; предлагаются также улучшенные версии. — Стоимость переноса ПО: среда разработки совместима с CCS, существующие проекты импортируются напрямую, совместимость на уровне регистров, исходный код практически не требует изменений. — Среда разработки: поддержка TI CCS, а также собственная китайская IDE. — Преимущества: полностью самостоятельная прямая разработка, изготовление кристаллов и корпусирование внутри страны, суммарно поставлено более 2,8 млн микросхем, пройдены испытания в расширенном диапазоне температур от -55 до +125 °C, выпускаются изделия уровней B, N1 и промышленного усиленного; предлагаются также кристаллы без корпуса, лицензирование IP и разработка решений.

«Люэвэй» (六岳微) — Технический путь: полностью прямая разработка DSP на архитектуре RISC-V. — Аппаратная совместимость: pin-to-pin совместимость реализована для моделей SYS-F335, F0025C, F0039C, F377D/379D. — Стоимость переноса ПО: изменения исходного кода не требуются, программная экосистема совместима. — Среда разработки: совместимость с CCS, а также собственная IDE «Камупайлэ» (卡姆派乐). — Преимущества: цепочка поставок внутри страны; по официальным данным, пройдена сертификация независимости и управляемости уровня B в Пятом институте электроники (Гуанчжоу).

«Чжункэ Хаосинь» (中科昊芯) — Технический путь: DSP на архитектуре RISC-V. — Аппаратная совместимость: совместимость по выводам. — Стоимость переноса ПО: требуется доработка драйверов периферии (примерно 10–20 %). — Среда разработки: собственная IDE на базе Eclipse. — Преимущества: происхождение из Академии наук Китая, собственная интеллектуальная собственность.

«Цзиньсинь Микроэлектроника» (进芯微电子) — Технический путь: обратное проектирование. — Аппаратная совместимость: pin-to-pin совместимость с соответствующими моделями TI. — Стоимость переноса ПО: правки требуются в отдельных местах. — Среда разработки: TI CCS. — Преимущества: продукция вышла на рынок раньше других, относительно высокая известность.

3. О компании Гулянвэй

«Хунань Гулянвэй Микроэлектроника» — один из ведущих китайских разработчиков цифровых сигнальных процессоров. Компания самостоятельно и прямым способом разрабатывает многосерийные линейки DSP и оказывает дополнительные услуги: поставка кристаллов без корпуса, лицензирование IP-ядер, услуги проектирования ИС и разработка встраиваемых систем. Ядро команды вышло из группы по высокопроизводительным микропроцессорам Национального университета оборонных технологий и имеет более 20 лет опыта разработки китайских микросхем; общий технический уровень оценивается как ведущий в стране и сопоставимый с международным.

Опираясь на ключевые компетенции — прямое совместимое проектирование встраиваемых микропроцессоров, проектирование и тестирование высокоточных смешанных аналого-цифровых схем, оптимизацию малопотребляющих глубокосубмикронных схем, — компания запустила в серийное производство 9 совместимых DSP серии «Лушань», высокопроизводительные DSP и SoC серии «Хэншань», а также собственные IP-ядра DSP серии «Шаошань». Изделия обеспечивают замену на месте по выводам, электрическим характеристикам и программному инструментарию, при этом улучшены тактовая частота, объём памяти, набор интерфейсов, энергопотребление и надёжность данных, а известные дефекты проектирования, скрытые команды и уязвимости шифрования импортных чипов устранены.

Продукция Гулянвэй применяется в передовом оборудовании, частотно-регулируемых сервоприводах, цифровых источниках питания, накопителях энергии, фотоэлектрических инверторах, рельсовом транспорте, электромобилях и других отраслях; компания обслуживает более 530 заказчиков и поставила в общей сложности более 2,8 млн готовых микросхем, предлагая практическое китайское решение проблемы многолетней зависимости главных управляющих DSP высокотехнологичного оборудования от импорта.

Изделия стабильно работают в диапазоне температур от -55 до +125 °C и выпускаются в исполнениях уровня B, N1 и промышленного усиленного. Вся линейка на 100 % китайская, разработана прямым способом. Серии, для которых уже реализована замена pin-to-pin:

— Импортная серия TMS320F28335 (Texas Instruments) — китайская замена («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F28034 (Texas Instruments) — китайская замена, включая улучшенную серию Z34F («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F28035 (Texas Instruments) — китайская замена, включая улучшенные серии Z35F и Z36F («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F280049 (Texas Instruments) — китайская замена («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F28069 (Texas Instruments) — китайская замена («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F28027 (Texas Instruments) — китайская замена, включая улучшенную серию Z27B («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320LF2406 (Texas Instruments) — китайская замена («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F2809 (Texas Instruments) — китайская замена («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F2808 (Texas Instruments) — китайская замена («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F28379 (Texas Instruments) — китайская замена, включая улучшенную серию T79F («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F28377 (Texas Instruments) — китайская замена («Гулянвэй») — Импортная серия TMS320F280025 (Texas Instruments) — китайская замена («Гулянвэй»)

Готовятся к выпуску замены для серий:

— F28M35 — TMS320F280039 — TMS320F2800137 — TMS320F2800157 — TMS320F28P55 — TMS320F28P65