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MCU器件中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展如何？國(guó)產(chǎn)高性能RISC-V MCU介紹
發(fā)布時(shí)間：2023-08-03 閱讀量：3392 來(lái)源：我愛(ài)方案網(wǎng) 作者：bebop
MCU芯片是工控領(lǐng)域的核心部件，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、處理、傳輸及控制功能，下游應(yīng)用包括自動(dòng)化控制、電機(jī)控制、工業(yè)機(jī)器人、儀器儀表類(lèi)應(yīng)用等。
MCU芯片應(yīng)用于眾多工業(yè)領(lǐng)域，大多數(shù)情況下4位MCU應(yīng)用于計(jì)算器、汽車(chē)儀表、汽車(chē)防盜裝置、呼叫器、無(wú)線(xiàn)電話(huà)、CD播放器、液晶顯示控制器、液晶游戲機(jī)、兒童玩具、磅秤、充電器、胎壓儀、溫濕度計(jì)、遙控器和傻瓜照相機(jī)等；8位MCU應(yīng)用于電表、電機(jī)控制器、電動(dòng)玩具機(jī)、變頻冷氣機(jī)、呼叫器等等。其中，8位、16位單片機(jī)主要應(yīng)用于一般的控制領(lǐng)域，一般不用操作系統(tǒng)。而16位MCU主要應(yīng)用于行動(dòng)電話(huà)、數(shù)碼相機(jī)和攝錄機(jī)等。
大多數(shù)32位MCU應(yīng)用于Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub.Bridge、Router.工作站、ISDN電話(huà)、激光打印機(jī)及彩色傳真機(jī)；通常使用64位嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作、多媒體處理等復(fù)雜處理的情況。工控的主要應(yīng)用場(chǎng)景——工業(yè)機(jī)器人為例，為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人所需的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)電機(jī)的位置、方向、速度和扭矩進(jìn)行高精度控制，而MCU則可以執(zhí)行電機(jī)控制所需的復(fù)雜、高速運(yùn)算。
工業(yè)4.0時(shí)代下工業(yè)控制市場(chǎng)前景廣闊，催漲MCU需求。
根據(jù)Prismark統(tǒng)計(jì)，2019年全球工業(yè)控制的市場(chǎng)規(guī)模為2310億美元，預(yù)計(jì)至2023年全球工業(yè)控制的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2600億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約為3%。據(jù)悉，2020年中國(guó)工業(yè)控制市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2321億元，同比增長(zhǎng)13.1%。2021年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2600億元。
隨著中國(guó)智能制造的穩(wěn)步推進(jìn)，MCU規(guī)模持續(xù)提升，帶來(lái)更大的市場(chǎng)增量。截至2021年，工控對(duì)MCU產(chǎn)品需求規(guī)模達(dá)到26億元，預(yù)計(jì)至2026年，工業(yè)控制MCU市場(chǎng)規(guī)模達(dá)約35億元。
工控MCU芯片的應(yīng)用場(chǎng)景
工控典型應(yīng)用場(chǎng)景之一：通用變頻器/伺服驅(qū)動(dòng)通用MCU/DSP可以搭配FPGA、預(yù)驅(qū)和IGBT，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等功能。根據(jù)電機(jī)控制精度的不同要求，對(duì)MCU資源要求有所不同。通用變頻市場(chǎng)規(guī)模近 560 億元，同比增長(zhǎng) 7%。
工控典型應(yīng)用場(chǎng)景之二：伺服控制系統(tǒng)通用MCU/DSP可以搭配FPGA，實(shí)現(xiàn)伺服控制功能。通用伺服控制市場(chǎng)規(guī)模近233 億元，同比增長(zhǎng) 35%。
工控典型應(yīng)用場(chǎng)景之三：PLC通用MCU可以應(yīng)用于可編程邏輯控制器（PLC），用于控制生產(chǎn)過(guò)程。PLC 市場(chǎng)規(guī)模近 158 億元，同比增長(zhǎng) 21%；中國(guó)工業(yè)控制MCU市場(chǎng)體量為26億元，屬利基市場(chǎng)。在消費(fèi)電子市場(chǎng)調(diào)整回落的時(shí)間段內(nèi)，與汽車(chē)電子、醫(yī)療板塊共同成為MCU市場(chǎng)增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力，這三塊領(lǐng)域也是未來(lái)各大MCU廠商爭(zhēng)奪的主陣地之一。

接下來(lái)就由我愛(ài)方案網(wǎng)為大家分享先楫半導(dǎo)體的幾款高性能工控RISC-V MCU芯片。
HPM6700/6400系列芯片




HPM6700/6400 系列產(chǎn)品是先楫半導(dǎo)體推出的高性能高實(shí)時(shí) RISC-V MCU 旗艦產(chǎn)品，目前已經(jīng)量產(chǎn)。與國(guó)際競(jìng)品相比，HPM6700系列芯片單核運(yùn)行主頻即可達(dá)到驚人的816MHz，在CoreMark跑分測(cè)試中，HPM6700獲得了9220的高分，成功刷新了國(guó)際MCU領(lǐng)域的性能記錄。

HPM67006400系列參數(shù).png


在具體性能方面，HPM6700/6400系列芯片采用RISC-V 內(nèi)核，支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算及強(qiáng)大的 DSP 擴(kuò)展，主頻頻率創(chuàng)下了MCU 性能新紀(jì)錄，是目前市場(chǎng)上高性能MCU的理想之選。此外，該系列芯片還配置了高效 L1 緩存和本地存儲(chǔ)器，加上 2MB 內(nèi)置通用SRAM，極大避免了低速外部存儲(chǔ)器引發(fā)的性能損失。


HPM6700/6400系列芯片還擁有強(qiáng)大的多媒體支持能力和豐富外設(shè)接口，其適配的LCD顯示控制器可支持高達(dá)1366x768 60fps的八圖層RGB顯示支持，支持圖形加速功能，可支持雙千兆以太網(wǎng)，IEEE1588，雙目攝像頭。并具有4個(gè)獨(dú)立的pwm模塊，每個(gè)模塊可生成8通道互補(bǔ)PWM，及16通道普通PWM、3 個(gè) 12 位高速 ADC 5MSPS、1 個(gè) 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 個(gè)模擬比較器等多個(gè)接口。


在安全性方面，HPM6700/6400系列芯片集成了 AES-128/256, SHA-1/256 加速引擎，支持固件軟件簽名認(rèn)證、加密啟動(dòng)和加密執(zhí)行。

HPM6300系列




先楫半導(dǎo)體推出的HPM6300全系列產(chǎn)品采用晶心Andes D45 RISC-V內(nèi)核，支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算。模擬模塊包括16bit-ADC，12-bit DAC和模擬比較器，配以多組納秒級(jí)高分辨率PWM，為馬達(dá)控制和數(shù)字電源應(yīng)用提供強(qiáng)大硬件支持；通訊接口包括了實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，支持IEEE1588，內(nèi)置PHY的高速USB，多路CAN-FD及豐富的UART，SPI，I2C等接口。（已量產(chǎn)）

微信圖片_20230524142228.png


HPM6300的主頻達(dá)到648MHz, 并具有FFA協(xié)處理器，能實(shí)現(xiàn)FFT/FIR快速計(jì)算，具備3個(gè)16位的ADC、10/100M以太網(wǎng)等，適合工業(yè)自動(dòng)化、電網(wǎng)等行業(yè)應(yīng)用，如工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的伺服驅(qū)動(dòng)器、PLC、工業(yè)控制器，電網(wǎng)的DTU、斷路器等產(chǎn)品。


不僅在性能方面表現(xiàn)優(yōu)異，HPM6300同時(shí)也是一款高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品，其高實(shí)時(shí)性、互聯(lián)性、16位ADC的特性，一經(jīng)推出就獲得了自動(dòng)化、電網(wǎng)、新能源客戶(hù)的認(rèn)可。目前已在行業(yè)頭部客戶(hù)中導(dǎo)入產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在FFT、AI推理性能上超越了傳統(tǒng)的DSP。

在工業(yè)領(lǐng)域，電機(jī)驅(qū)動(dòng)是整個(gè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)應(yīng)用，如用于CNC機(jī)床、機(jī)器人的伺服驅(qū)動(dòng)器，用于新能源汽車(chē)的主驅(qū)、壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)等。由于這些行業(yè)本身的發(fā)展和需求增加，對(duì)MCU提出了更高的要求，如高算力、高實(shí)時(shí)性、16位ADC、單芯片多軸控制等。


另外，HPM6300系列在功耗上進(jìn)行了深度優(yōu)化，對(duì)于電源管理域進(jìn)行了更加精細(xì)的劃分，實(shí)現(xiàn)了低至1.5uA的待機(jī)功耗，及低至40mA的運(yùn)行功耗（全速運(yùn)行coremark，外設(shè)時(shí)鐘關(guān)閉），皆低于市場(chǎng)上同類(lèi)國(guó)際品牌的功耗。
HPM6200系列




HPM6200是先楫半導(dǎo)體推出的高性能、高實(shí)時(shí)、高精度混合信號(hào)的通用微控制器系列，為精準(zhǔn)控制而生，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括新能源，儲(chǔ)能，電動(dòng)汽車(chē)，工業(yè)自動(dòng)化等。（2023Q1量產(chǎn)）


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與國(guó)際品牌T公司C2000相比，先楫半導(dǎo)體HPM6200系列CPU性能實(shí)現(xiàn)了超越。HPM6200主頻600MHz，而C2000在200MHz以?xún)?nèi)；


對(duì)比國(guó)際品牌S公司的G4系列，HPM6200系列在CPU性能、16位ADC、PLA等性能和功能上實(shí)現(xiàn)超越。


性能方面，HPM6200系列芯片主頻達(dá)到600MHz， 是RISC-V 單雙核處理器，帶有FPU和DSP，內(nèi)置4 組8通道增強(qiáng)型 PWM 控制器（8ch/組），提升了系統(tǒng)控制精度，可實(shí)現(xiàn)單芯片控制多軸電機(jī)或者單芯片實(shí)現(xiàn)復(fù)雜拓?fù)涞臄?shù)字電源。同時(shí)配備了可編程邏輯陣列 PLA， 3 個(gè) 2MSPS 16 位高精度 ADC， 16個(gè)模擬輸入通道以及4 個(gè)模擬比較器和 2 個(gè) 1MSPS 12 位 DAC。

此外，HPM6200系列還具備多種通訊接口：1 個(gè)內(nèi)置 PHY 的高速 USB，多達(dá)4路CAN-FD， 4 路 LIN 及豐富的 UART、 SPI、I2C 等。

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