技术负责人：肖国尧

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关键词：全国产化、信号处理、微系统芯片、弹载/无人机载、高集成度

项目概况：

（一）项目背景

本项目针对国防装备领域中高性能信号处理芯片长期依赖进口、自主可控能力不足等核心难题，依托异构多核SoC架构设计、高密度封装技术、低功耗优化等关键技术开展攻关，旨在突破国产芯片在复杂电磁环境下的实时处理性能瓶颈限制，满足弹载、无人机载等极端环境下的高可靠信号处理需求，对推动国产芯片产业化升级、保障国防安全具有重大战略意义。

（二）项目简介

本项目研发了XD-SiP-4DSP全国产化多功能信号处理微系统芯片，聚焦国防装备中高性能、高集成度、低功耗信号处理难题，通过内部集成4片DSP、多组DDR3电源芯片、FLASH及阻容等，每片DSP分别外挂一组DDR3 SDRAM与一片SPI FLASH，其他接口如SRIO、PCIE、UART等均通过管脚直接引出，实现了处理能力达4片飞腾FT-M6678相当、总缓存2GB DDR3、总存储512Mb FLASH的关键突破，开发出全国产化、小型化、高可靠性的信号处理微系统芯片。该成果已完成测试验证，解决了传统方案体积大、散热难、供应链风险高的行业痛点，为国防装备智能化升级提供了全链条自主可控的技术支撑，具有显著的经济效益与国防安全价值。

图 1   多功能信号处理微系统芯片实物图

（三）关键技术与创新点

本项目采用异构多核SoC架构，围绕四核DSP协同处理、高密度封装、抗干扰信号链路设计展开技术攻关，重点突破多物理场耦合建模与仿真、PND去耦优化、软硬件集成等关键技术，通过高密度集成封装实现信号处理微系统芯片全国产化、小型化、轻量化等，以下是本项目涉及的关键技术：

关键技术一：高密度异质异构微系统的多物理场耦合建模与仿真技术

采用多物理场建模与仿真技术评估微系统设计的实际性能指标，充分考虑电磁热、热应力、流体-辐射散热等多场耦合场景，实现高密度异质异构微系统的高性能与可靠性指标；

关键技术二：基于新型硅基电容器的PDN去耦优化技术

针对实际电容器的寄生参数与其结构、材质等因素的相关性，基于新型的硅基电容器提出一种新的去耦优化流程和方法，解决传统MLCC数量庞大、无法集成应用的关键问题，实现PDN阻抗优于传统MLCC设计的同时电容器总数量减少约82%；

3、关键技术三：高密度异质异构共封装软硬件集成技术

提出先进的“简并集成”架构，在硬件上将多片高性能DSP、DDR3、FLASH等组件进行共封装集成，在软件上，开发出一种编译流程，充分考虑诸如利用率、数据复用、端到端延迟等因素下将工作负载适当的映射在不同处理器上，提升微系统芯片在侦、干、探多种复杂的算法流程中的处理能力。

图 2    多功能信号处理微系统芯片功能框图

本项目创新点包括：

1、提出一种高性能的“简并集成”架构，解决传统架构中系统繁杂、功能冗余、资源利用率低和低级庞大等痛点问题，形成具备处理和提取侦、干、探等多种类信息的多功能、高性能软硬件微系统技术，同比减少综合电子系统面积、质量约70%以上，可满足绝大多数小型化应用场景；

2、多物理场耦合建模与仿真方法，充分考虑多场协同作用下的芯片各项指标性能，并作为设计的优化路径，提升微系统芯片的功能、性能及可靠性指标，减少芯片的迭代次数和设计成功率；

3、提出一种基于硅基电容器的去耦优化方法，在优化PDN阻抗的同时将需要的去耦电容器数量减少约82%，解决传统MLCC数量庞大导致的无法集成应用关键问题。

技术成果清单：

技术成熟度：

概念验证    原理样机    工程样机     中试     产业化

合作方式：

联合研发    技术入股    转让     授权（许可）    面议