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在各种专业的电声乐器方面，目前主要由一些日本和美国的大厂垄断；日本YAMAHA、ROLAND在音乐工作站、合成器等方面拥有巨大的优势，推出了PSR和M3等极具竞争优势的产品。在各种MIDI卡拉OK设备中，也主要是由日本、韩国一些企业占据着市场的主导地位，如ROLAND利用SC-55实现了其在卡拉OK音源上的垄断地位。总的来说，这些公司掌握着MIDI音乐合成和音效处理的核心技术，也掌握着相关的音源技术，因而在市场竞争中处在了相对的垄断地位。为了打破外国公司在MIDI音乐合成和音效处理技术上面的垄断局面，填补我国在该领域核心技术方面的缺失，研发能够与这些国际大厂相竞争的产品。本文研究并设计出了一种高效灵活、低成本、高性能的数字音乐合成与音效处理的SOC芯片，使之不仅能实现各种乐器声音的合成，还能够处理多种音乐效果。本文在对需求进行分析与论证的基础上，提出了合理设计指标及SOC设计方案，并重点突破了SOC芯片的架构设计难题。在此基础上，完成了相关的电路设计、仿真与验证、芯片流片与测试等工作。测试结果表明该芯片与当前主流产品相比在性能提升了四倍的同时功耗降低了一半，有效填补了我国在该领域的空白。