导读

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以工匠精神，打造国产高端 DSP 芯片

本文 7002 字，约 10 分钟

作者 |   安多   编辑 | 吾人

来源 |  

（ID：thecapital）

中科本原的会议室里，桌上摆着几颗大小不一的黑色芯片。创始人张志伟介绍：" 这些都是 DSP 芯片，大一点的一般性能更高，小一点的更追求低成本。"

DSP 是数字信号处理器的简称，它不像 CPU、GPU 那样广为人知，却和这两者以及 FPGA 一起，被行业内部称为 " 高端芯片四大件 "，是信息系统的核心基础芯片。

它的使命很具体：把现实世界里连续变化的模拟信号——电压、电流、声音、振动，转换成数字世界能理解和计算的二进制码，并在极短的时间窗口内完成运算，进而驱动电机转动或者电源开关，完成高效、精确的信号处理闭环

工业界习惯把它叫作 " 实时计算小脑 "。

这颗 " 实时计算小脑 " 背后，是张志伟从中科院自动化所出来创业的第八年，也是 DSP 从实验室原型到大规模量产的八年。

八年里，中科本原践行了难度不低的战略选择：对标德州仪器（TI）的 C2000 系列做高端实时控制 DSP，放弃兼容仿制和购买 ARM 内核路线，基于 RISC-V 架构开展自主创新 DSP 设计，同主频下性能领先 TI 同类内核同时，面向物理 AI 对端侧智能信号处理的发展机遇， 提前布局 DSP+NPU 异构智能融合 DSP 架构，和国际巨头站在了同一条起跑线。八年时间，一支从研究所走出来的团队，把芯片供应给了福建星云、通合电子等头部企业，量产客户达到百余家。

从国家队走出来的创业团队

张志伟创业之前，在中国科学院自动化所担任研究员、博导，国家专用集成电路设计工程技术研究中心副主任。其团队从 2000 年代初就开始承担国家重大任务，是我国 DSP 领域的国家队。依托国家项目的支持，这群人从 DSP 的门外汉起步，逐步系统掌握了 DSP 的核心关键技术。但国家项目一般以科技创新和关键技术攻关为导向，DSP 又是非常复杂的微处理器芯片，要成为产品还需要大量工程化工作和反复打磨；要推向市场，更需要市场、技术支持和供应链一整套体系的建设。

一个现实问题始终困扰着他：国家项目做出来的很多技术成果，很难真正走向市场。" 项目验收完成果就放在那儿了，接下来又去做新的项目，成果很难落地应用。" 与此同时，他也清楚地看到，国产 DSP 当时几乎完全依赖进口，国内既缺自主可控的芯片，产品又难以真正转化。

真正的转折点出现在 2018 年。

中兴事件让整个行业第一次直观地意识到，一个国家可以对一家公司，甚至另一个国家直接切断芯片供应。与此同时，国家的 " 双创 " 政策和中科院的科技成果转化政策也在这一年密集落地，使得科研成果转化有章可依。

技术判断、政策窗口和市场判断三者叠加，张志伟决定创立中科本原。

创业之初，最先卡住张志伟的不是技术，而是资金。依靠所里的资源和朋友圈，种子轮和天使轮融得很顺利，" 因为天使轮太容易了，反而让我们轻视了融资的专业度和难度。" 到了 A 轮，融资规模上去了，公司融资却还局限在熟人圈子，加上对现金流管理不够重视，账上的钱快花光了，融资却迟迟没有到位，不少研发项目被迫暂缓。" 这件事给了我一个非常重要的教训，做企业一定要有风险控制意识，你一旦没有这根弦，很容易出现短板效应。"

最终，凭借优秀的产品能力和人才团队，中科本原完成了由同创伟业和普华资本联合领投的 A 轮融资。此后，随着中科本原产品不断地推出和迭代，B、B1、B2 三轮融资也相继完成，投资人包括中科创星、深创投、同创伟业、国新基金、中网投、毅达资本和前海母基金、等头部机构，深创投、国新基金、前海母基金和高创资本等更是基于对企业的信心进行了多轮投资。

有了资本的信任票，中科本原快速建立了自己的产品矩阵，截至目前，中科本原已经成为国内唯一同时覆盖实时控制 DSP、高性能处理 DSP 和智能融合 DSP 三条产品线，且从内核到工具链全栈自研的厂商。

基于 RISC-V

走自主知识产权高端 DSP 技术路线

回过头看，真正决定中科本原今天技术底色的，是 2018 年前后一次关键的技术路线选择。

选择技术路线，首先要确立目标。张志伟和团队选定的，是对标 TI 的 C2000 系列，做工业级高性能实时控制 DSP 的国产替代和创新研发。C2000 兼具 DSP 的高吞吐算力与传统微控制器（MCU）丰富的总线与外设控制能力，TI 在实时控制领域耕耘 30 余年，其 C2000 系列在高端电机控制和新能源领域构建起极其稳固的垄断地位，国内市场销售额超过 50 亿元人民币，且每年都在快速增长。据统计，C2000 系列产品的国产化率不足 5%，其高端系列国产化率不足 1%，" 对信息产业安全和发展构成严重隐患，迫切需要自主可控。"

这意味着要直面 TI 几十年筑起的护城河。TI 从 20 世纪 80 年代开始做 DSP，它在国内高端电机、新能源等领域的优势，不是单纯的芯片硬件性能差距，而是芯片、工具链、工程库、长期可靠性验证、专利乃至全产业链闭环叠加起来的坚固壁垒。

TI 中国大学计划做了三十年，通过捐实验室、捐工具、办竞赛、改课程，让一代代电子电气工程学生从入门到精通学习 TI 的 DSP 芯片。这批学生毕业后进入工业、消费电子、汽车电子企业，自然优先选用 TI 芯片，构成了强大用户生态。此外，TI 面向工业领域供货几十年，拥有完善的工业级严苛场景积累的失效模型和可靠性数据。且 C2000 系列多达上百种型号的完整产品谱系，让客户可以 " 一站式采购 "。

" 很多客户其实不太关心你的性能比 TI 高多少，他更关心有多少同行在用你的产品。" 这是工业类芯片区别于消费类芯片的核心特征，产品生命周期长达 10 到 20 年，客户对可靠性的要求远高于性能参数本身。

TI 这套护城河，在 2018 年之前几乎无法被撼动。但随着中兴事件、华为被制裁之后，TI 的市场壁垒开始出现裂痕。2021 年全球芯片荒，一颗几十元的 DSP 一度被炒到近千元且有价无市。这一背景下，越来越多大企业开始主动寻找 " 第二供应商 " 以保证供应链安全。同时，中小企业也在同时寻找成本更低的替代产品。

目标定了，怎么追？当时摆在团队面前有三条路：

第一条，直接兼容 TI 的指令集——这是最快捷的路径，可以直接借用 TI 的生态，客户零成本迁移。但风险同样明显，知识产权隐患，且由于是跟踪仿制，产品性能天然落后于 TI 同类产品三到四年，市场只能靠低价和更好的服务开拓，缺乏核心竞争力。

第二条，购买 ARM 内核授权。在实时控制上，ARM 的 M 系列内核并不占优，更关键的是，ARM 采用严格的封闭授权模式，不允许厂商自行扩展或修改指令集，团队无法针对 Clark/Park 变换、FFT 等控制算法的硬件特征定制专用指令，也就难以做到 " 面向应用场景深度重构 "，做出来的产品和市场上众多基于 ARM 内核的通用 MCU 没有本质区别。

第三条，基于 RISC-V 开源架构做 DSP 内核。作为与 x86、ARM 并列、全球快速崛起的第三大指令集架构，RISC-V 凭借开源、简洁、模块化的特性发展迅猛，截至 2025 年底，RISC-V 在全球芯片市场的份额已突破 25%，其技术生态也日益完善。

张志伟坦言，" 开始的时候，我们有些担心 RISC-V 是面向 CPU 的指令集架构，针对数字信号处理这个场景，可能很难做到架构最优。但综合考虑人力、资源投入和研发周期等因素，我们最终决定基于 RISC-V 开源架构开展 DSP 研制，面向电机、电控等实时控制应用场景进行专用指令集扩充，以提升性能。"

这个选择的关键逻辑是，RISC-V 本身提供了一套标准化的基础指令集和日益完善的开源工具链，团队不需要从零造轮子；同时它又开放了自定义指令的扩展空间，团队可以针对电机、电源控制的算力痛点做真正的软硬件协同优化，把精力集中在真正体现差异化价值的扩展指令集和微体系结构优化上。这相当于站在巨人的肩膀上做创新。" 这样就不仅仅是简单的替代，我们可以研制出比 TI 性能更好的 DSP 内核。"

不仅是替代，而是要做的更好

路线选对了，结果也超出了团队预期。以第二代内核 SummerCore 为例，团队使用了 184 条 RISC-V 标准指令，面向电机、电源控制等场景算法特征的扩展了 257 条定制指令，最终在同主频下，性能超过了 TI 的 C28x 内核。

" 这才让我们更加坚信，通过 RISC-V 不仅能做到替代，甚至能做得比进口的更好。"

性能反超只是一半。在国产替代这条路径中，比硬件本身更容易被外界忽视的，是软件迁移成本这道门槛。

对客户来说，同一个设备如果同时存在软硬件不同版本，会带来内部项目管理的混乱。一旦某个型号在海外市场出了故障，排查时首先要搞清楚用的是哪个芯片版本，技术支持环节都可能因此出错。客户研发一套设备的周期本身就很长，如果因为换芯片而大量重写软件，几乎等同于重新做一次项目，风险和成本都不划算。

" 客户不在乎你编译效率比 TI 高多少，他在乎的是能不能把原来 TI 上的项目直接导进来。" 这其实是国产替代这门生意里一个容易被忽略的真相：技术指标追平只是入场券，真正决定客户愿不愿意换的，往往是切换成本能不能压到足够低。

中科本原自主开发了一套代码转换工具，能把客户基于 TI 开发环境写的程序，自动映射迁移到自家的 RISC-V 开发环境里，客户的软件几乎不需要改动。也正是这个细节，精准击中了客户切换供应商的顾虑，让中科本原拿下诸多大厂客户。目前，中科本原已经实现批量量产供货的客户数达到百余家，覆盖变频器、伺服驱动、储能逆变、充电桩等工业与能源核心场景。

对标 TI，中科本原还在不断进步。2027 年中科本原计划推出的新内核 AutumnCore，其性能对标 TI 最新的 C29 内核。技术路径上，该内核采用静态超标量和向量技术，大幅度提高指令和数据并行性。与此同时，产品的内核，编译器、工具链、整条软件供应链都得跟着重新设计。" 这个对我们公司来讲也是一个非常大的考验。"

物理 AI 时代迎来巨大机遇

物理 AI 的崛起，几乎重塑了整个硬件产业的逻辑。家里的电器、工厂里的机床、路上跑的车，越来越多的设备都在往 "AI+" 上靠。这股风也刮到了 DSP 这个相对传统的赛道上。

2025 年开始，TI、恩智浦、意法半导体这些国际巨头，几乎不约而同地在自己的嵌入式处理器里加入了 AI 功能。在张志伟看来，随着物理 AI 时代的到来，物理 AI 驱动端侧智能化，智能传感、处理和控制需求激增，传统信号处理技术与 AI 的融合已经是必然趋势。基于这个判断，中科本原从 2025 年开始研制智能融合 DSP，即 DSP+NPU 的异构信号处理 DSP 芯片。

所谓异构，是在单颗芯片内部同时集成 DSP 内核和 NPU 内核，两种内核协作完成智能信号处理任务。相比硬件，生态上的工作量更大，需要从算法、底层库到开发环境全面支持 AI 算法在芯片上的部署和高效应用。

对中科本原这样的追赶者来说，这个时间点意味着一件很重要的事。" 传统架构 DSP 由于我们起步较晚，追赶起来需要更多的时间和投入；而对于 DSP+NPU，我们差不多跟国际头部企业处于同一条起跑线上。" 大家其实都还处在探索期，中国在人工智能、工业制造等领域具有全产业链优势，作为国内的创业企业，我们有了自身的生态优势。

" 我们离客户更近，决策也快，更容易找到机会点。"

这种机会已经开始在几个具体场景里落地。人形机器人是其中之一。张志伟提到和富兴电机的合作，双方使用本原的 DSP 芯片，联合开发电控板卡和控制算法。双方围绕关节电机的难点，通过软硬件协同优化设计，成功研制性能优异的关节电机完整方案。关节电机拥有巨大的市场潜力：一台人形机器人身上有二三十个关节，每个都得配一到两颗 DSP 做控制，这意味着单台设备的芯片用量，可能是传统工业场景的数十倍。

另一个场景则是 AI   服务器电源。AI 算力电源配套的需求年增速保持在 20% 以上，目前国内厂商已占据全球 TOP-20 AI 服务器电源厂商半数以上席位，国产替代与本土配套趋势明确。为 AI 服务器提供高效、稳定、高功率密度的电源模块，满足人工智能计算对电力的严苛需求，是确定性极强的方向。

专用高可靠 DSP 是另一个正在浮现的战场。

如果说机器人和 AI 服务器电源是离客户最近、迭代最快的两块新战场，那么与此同时，中科本原同时也在往另一个方向走——把技术能力往环境更极端的场景里延伸，用高门槛去换取更长久的差异化。

一个很少有人会想到的场景，是超深层油气开发的钻井平台。随着新一轮探矿行动，深层油气开发已成为国家重点投入方向，在 3000 米的深度，油井温度能达到 170 度甚至 200 度以上，而市场上工业级的产品只能扛到 125 度，需要专门为这个场景优化设计的超高温 DSP 芯片。目前超高温 DSP 主要依赖进口，迫切需要国产化。中科本原已经和国内头部企业开始合作，研制能抗超高温的 DSP 芯片。

再往上，是商业航天。比如，TI 就有商业抗辐射 DSP 产品用在马斯克的星链上。

这一场景中，太空中高能粒子的辐射效应会把芯片打出错误。张志伟举了个简单例子，" 本来该算 1+1=2，可能一颗粒子过来就变成了 3。" 针对上述问题，需要对芯片进行抗辐射加固，通过增加冗余资源，提高芯片的可靠性和抗辐射能力。

中科本原在抗辐射芯片设计方面具有深厚的技术积累，当前其一款面向商业航天场景的 DSP 产品已经提交流片，正在等回片测试，相关工作同样已与国内头部商业航天企业展开合作。这个场景的芯片附加值高，门槛也高。

机器人关节、AI 服务器电源、深井钻探、商业卫星芯片，表面上看完全不搭界，但落到中科本原的业务上，其实是同一条逻辑线的两端：一端是靠近 AI 浪潮、离客户需求最近的增量市场，另一端是靠环境极限筑起技术壁垒、竞争者难以进入的细分市场。

前者决定了公司能不能跟上时代的节奏，后者决定了公司能不能在别人追不上的地方，攒出长期的定价权。

按照张志伟的规划，未来中科本原会把战略重心放在 DSP+NPU 架构上，面向物理 AI 场景，从算法、模型、芯片到解决方案全链条协同创新，打造有竞争力的系列化智能融合处理 DSP 芯片；同时继续研制面向极端环境的高可靠 DSP 芯片。

打造 DSP 产品需要耐心，

卓越和创新是竞争力的根本

芯片做出来了，路线也跑通了，但对一支长期从事科研的团队来说，更难的一关在产品化。科研活动重在技术攻关，验收通过就算完成；而市场的客户要看的，是芯片装进自家设备以后，能不能在各种工况下稳定跑上十年、二十年，出了问题有没有人及时解决。

学费先交在思维惯性上。从研究所出来做公司，张志伟虽然认识到要面向市场需求，但下意识还是会按原来的习惯走，" 我要做创新的东西、要做好东西，市场需要这些东西，但这些都是自己闭门造车想出来的，实际上与市场需求是脱节的。" 这浪费了不少时间和资源，" 从主观意识到真正做到面向市场，是一个需要交学费的过程。"

早期团队在数字电路设计上有优势，但在工业级的高精度、高稳定性场景上经验不足。那时团队非常看重主频、峰值计算能力、ADC 采样率这些性能数据，而对温漂、静电等环节重视不够。实验室里性能拉满、demo 跑得很顺的芯片，一到客户那里的严苛测试环境就会暴露各种此前没有意识到的问题。比如零下 40 度到零上 125 度的温变、上万片规模的量产良率等，" 这些东西你不经历，永远意识不到。"

这段经历让团队深刻认识到，工业级 DSP 芯片是一个系统工程，性能、可靠性、稳定性、良率等诸多指标都要同时满足，每个技术点都得精雕细刻。" 做工业 DSP 产品，最大的感受就是技术上要精益求精，精神上要坚持不懈。"

这种谨慎不是客户挑剔，而是整个行业的验证逻辑决定的。

一颗 DSP 在客户的系统里，是整块控制板上的核心器件，板上还跑着复杂的控制算法，一旦出问题，排查成本极高。

更麻烦的是，很多工业设备最终要发往全球各地，一旦现场出故障，售后成本和品牌风险会被无限放大，这决定了客户在更换芯片这件事上，天然是保守的。

所以国产 DSP 的客户验证周期普遍很长，行业里一般在六到八个月。流程也大体固定：先在一块板子上做验证，再上到一台整机上跑，然后进入小批量试产，最后才是大批量供货。此外，客户往往不会一开始就将样品用在最核心、最关键的型号上，而是先从边缘型号切入，等信心建立起来，再逐步往核心产品线渗透。

中科本原真正让客户建立信心的，是过硬的产品质量，以及后续给力且不断完善的解决方案。国内锂电池化成分容的头部供应商福建星云，以及北方最大充电桩企业之一石家庄通合电子为代表的头部客户，如今他们都选择了中科本原。

首批百余家量产客户是中科本原从技术攻关走进市场的关键一步。20 多年的技术沉淀，让中科本原的芯片在性能上有了对标甚至反超 TI 的底气；而对可靠性的死磕、对客户迁移成本的体察，则让这种技术优势真正转化成了客户愿意买单的产品。

作为一家从中科院走出来的科技型初创企业，张志伟认为，中科本原最大的优势是技术创新，而不是价格竞争。这也是公司当初选择对标 TI C2000 系列的原因，这一系列相比 MCU 具有更高的性能、稳定性和可靠性，面向的是高端工控、新能源和具身智能等市场。在这个市场里，客户虽然也关注价格，但更看重品质和性能。所以中科本原把每一款产品的品质向 TI 看齐，通过高品质和专业技术服务获取客户信任，再以此为基础与头部客户联合创新。

比起技术本身，张志伟更担心的其实是另一件事。国产替代这条路上，大家很容易一窝蜂扎堆同一个方向，最后打成价格战。他给出的应对办法挺朴素：靠品质赢得信赖，靠创新赢得竞争。

始终往更难的地方走，低端市场看着大，利润薄，竞争者也多，" 只有技术壁垒够高的地方，竞争者才会少一些，你的空间才大一些。"

" 我们的竞争对手是 TI，要取得成功，不能仅仅依靠国产替代政策或者低价策略，也不能满足于跟随替代。" 在张志伟眼里，TI 是伟大的竞争对手，也是老师，要学习它在技术上的精益求精，充分利用 RISC-V 架构的技术、生态，把芯片性能做得更高、开发环境做得更友好，根据技术发展趋势进行产品定义，让客户的产品更有竞争力，" 这就是创新能力。"

站在 2026 年这个节点回望，他用了一句物理学里最朴素的道理来总结这八年：" 万物都有惯性，一个状态要改变，肯定会遇到阻力，但只要想办法去改变它，总会有变化，不论遇到多少困难，我们都要打磨卓越产品，不断创新。"

从体制内的研究员到科技创业者，从国产替代到自主创新，从工业控制这条主战场，到往物理 AI、高温钻井和商业航天的技术纵深，每一次转向都不是顺势而为，而是顶着惯性做出的升级和改变。

对于中科本原，这句话是过去八年的注脚。

（注：文中 " 中科本原 " 即青岛本原微电子有限公司）

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END

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