本文來源于“電子工程專輯 EE Times China”，作者吳清珍

近些年，MCU的發(fā)展更多聚焦在高性能產(chǎn)品上，持續(xù)增強的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點計算能力、高效率工業(yè)控制和能量轉(zhuǎn)換以及 AI 應(yīng)用對 MCU 提出的新需求。MCU行業(yè)是一個高端品牌集中度高，低端百花齊放的供應(yīng)市場格局，高性能的MCU市場一直被ST、NXP、TI、Renesas 等外資企業(yè)占據(jù)了90%以上的市場份額，而國產(chǎn)MCU大多數(shù)聚焦家電、消費類等中低端市場，性能指標(biāo)都很難對標(biāo)國際品牌。在多年的市場和技術(shù)積累下，ST、NXP、TI、Renesas等廠商也已經(jīng)建立了很深的護城河，尤其工業(yè)自動化、新能源和汽車電子這三大具有代表性的高端應(yīng)用場景。

高性能MCU需要有更強的計算能力，更精準(zhǔn)的控制能力以及更卓越的通訊能力。雖說市場遼闊，但這條路走得并不容易，但先楫半導(dǎo)體以自身實力來選擇并提前布局這個賽道。

8月16日，是先楫半導(dǎo)體繼HPM6700/6400、HPM6300和HPM6200三款高性能MCU發(fā)布之后，又發(fā)布一款全新產(chǎn)品系列——高性能運動控制微控制器 HPM5300。《電子工程專輯》在發(fā)布會之際，采訪了先楫半導(dǎo)體CEO 曾勁濤先生以及執(zhí)行副總裁陳丹（Danny Chen）女士。

先楫半導(dǎo)體成立于2020年6月，總部坐落于上海市張江高科技園區(qū)，并在天津、深圳和蘇州均設(shè)立分公司。先楫的核心團隊擁有15年以上，超過20個SoC的豐富的研發(fā)及管理經(jīng)驗，在成立不到三年的時間里，先后推出的數(shù)款與國際品牌對標(biāo)產(chǎn)品系列已進入工業(yè)行業(yè)頭部優(yōu)質(zhì)客戶的供應(yīng)商體系，實現(xiàn)高性能 MCU 的國產(chǎn)自主可控的突破。

直擊高端應(yīng)用場景痛點，HPM5300系列優(yōu)勢在哪？

HPM5300系列是一款高性能RISC-V內(nèi)核通用微控制器，產(chǎn)品面向工業(yè)自動化、新能源及汽車電子這三大熱門應(yīng)用領(lǐng)域。回顧先楫半導(dǎo)體此前推出的產(chǎn)品系列，HPM6700/6400可以幫助工業(yè)自動化客戶實現(xiàn)驅(qū)控一體化設(shè)計，HPM 6200可以幫助新能源客戶實現(xiàn)電源的數(shù)字化控制，HPM 6300可以幫助汽車客戶實現(xiàn)車身網(wǎng)絡(luò)、傳感器融合等。

此次發(fā)布的HPM5300系列可在工業(yè)自動化中的編碼器和伺服驅(qū)動器，新能源中的微型逆變器，汽車電子中的IMU、ECU 和汽車座椅門控模塊等場景應(yīng)用。該產(chǎn)品系列可提供-40~105℃ Ta滿足工業(yè)級和車規(guī)級的環(huán)境溫度選項。

多樣封裝也是HPM5300系列此次的亮點之一。除此之外，該產(chǎn)品與國際大廠相比還有哪些優(yōu)勢亮點？匯總?cè)缦拢?/p>

1. 性能優(yōu)勢：480MHz RISC-V CPU ，計算性能達(dá)到國際主流高性能 MCU 水平。

2. 高集成度：內(nèi)置288KB SRAM 和 1MB Flash ，為先楫半導(dǎo)體第一款全系列集成Flash的產(chǎn)品。

3. 多樣封裝，簡單易用：提供了 100 LQFP，64 LQFP和 48 QFN 三種封裝，開發(fā)人員可以在面積有限的 2 層 PCB 上完成系統(tǒng)設(shè)計。

（圖：先楫半導(dǎo)體活動現(xiàn)場展示HPM5300系列MCU的48 QFN封裝尺寸，與常規(guī)鋼筆對比其大小。圖攝，電子工程專輯。）

4. 先楫獨有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能位置傳感器系統(tǒng)：可以支持主流各種運動傳感器輸入，包括光電式、磁感應(yīng)和旋轉(zhuǎn)變壓器，同時提供靈活的編碼器輸入輸出，兼容總線型、模擬類和脈沖型，匹配增量和絕對編碼器各種輸入輸出信號形式，信號轉(zhuǎn)化靈活、效率高。HPM5300系列可支持市面上主流的各類型編碼器通訊協(xié)議，如多摩川，BISSC、ENDAT、HIPERFACE 等。

5. 豐富通訊接口：USB OTG內(nèi)置高速PHY，4個CAN FD，4個LIN，以及眾多的 UART/SPI/I2C。

6. 高性能模擬外設(shè)，包括2個16位高精度高速ADC，2個集成運算放大器，2個模擬比較器和2個12位DAC。

先楫半導(dǎo)體針對HPM 5300同步推出了完整的軟硬件開發(fā)工具，包括：

1、HPM5300評估套件：HPM5300EVK ，可供用戶評估測試HPM5300高性能MCU的各種功能，如各類USB、CAN、LIN 等通訊接口，16 位 ADC ，編碼器/傳感器接口和電機控制等。

2、HPM SDK ：基于BSD 許可證的 SDK ，包含了底層驅(qū)動、中間件和 RTOS ，如TinyUSB/FreeRTOS 等。

3、IO配置工具HPM PINMUX Tool 和量產(chǎn)燒錄工具 HPM manufacture tools 等。

4、集成開發(fā)環(huán)境：用戶可免費商用 Segger Embedded Studio 、IAR Embedded Workbench for RISC V 也即將就緒。

5、基于 HPM5300的各類解決方案，如位置傳感器方案，微型逆變器方案，電機控制方案等。

汽車電子是先楫半導(dǎo)體關(guān)注的主要市場之一，HPM5300系列產(chǎn)品的AEC-Q100 G1的相關(guān)測試正在進行中，預(yù)計Q4 量產(chǎn)。

今年6月，國際獨立第三方檢測、檢驗和認(rèn)證機構(gòu)德國萊茵TüV集團授予先楫半導(dǎo)體ISO 26262 ASILD和IEC 61508 SIL3功能安全管理體系認(rèn)證證書，也是國內(nèi)首家擁有雙認(rèn)證的公司。先楫半導(dǎo)體后續(xù)也將推出帶有SIL-3 和ASIL-D 認(rèn)證的MCU產(chǎn)品。

先楫聚焦高性能運動控制MCU

隨著工業(yè)智能化、機器人的普及，據(jù)第三方報告預(yù)測，到 2025 年，全球運動控制市場將達(dá)到 450億美元，如果考慮到將來人形機器人、協(xié)同機械臂、機器狗等在我們生活中的應(yīng)用滲透率加深，如果按每一個機器人至少需要十幾個關(guān)節(jié)電機來計算，這個市場必將迎來井噴式增長。

“先楫半導(dǎo)體從成立來一直為工業(yè)自動化、新能源、汽車行業(yè)提供產(chǎn)品和解決方案，因為我們認(rèn)為這些市場在未來的數(shù)十年將保持高速增長。先楫高性能 MCU 就是要幫助行業(yè)客戶提升他們的產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，在這個欣欣向榮的藍(lán)海市場占領(lǐng)更多的市場份額。從我們推出的 HPM6700、HPM6300到 HPM6200，加上今天的 HPM5300系列產(chǎn)品就能看出，運動控制確實是先楫半導(dǎo)體主攻方向之一。”先楫半導(dǎo)體CEO 曾勁濤先生表示。

“本次發(fā)布的產(chǎn)品HPM5300，具有非常獨創(chuàng)性的、貼近客戶實際應(yīng)用的新功能和資源比如先楫的HPM5300的 QEO 是一個正交編碼器輸出模塊，能輕松的將編碼器輸入的信號同步發(fā)送出去，不管是脈沖輸入、總線輸入、模擬量輸入的信號，都可以實時輸出（可以幫客戶省去一個 CPLD 或 FPGA 從而達(dá)到系統(tǒng)降本和性能提升）。先楫半導(dǎo)體是希望通過持續(xù)創(chuàng)新、賦能客戶在運動控制市場占領(lǐng)市場的。”

先楫半導(dǎo)體在HPM5300 MCU 上部署了全新設(shè)計的精確位置傳感器系統(tǒng)，運動控制一般是光電式，磁感應(yīng)，旋轉(zhuǎn)變壓器等多種位置傳感器并存。上文闡述HPM5300亮點時，提到先楫半導(dǎo)體的獨有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能位置傳感器系統(tǒng)是其優(yōu)勢之一，這也是該公司對工業(yè)自動化和運動控制市場的深刻理解。

除此之外，未來AI在工業(yè)、新能源、汽車市場的實際應(yīng)用場景落地也將會加速，MCU與AI的結(jié)合將是必然。比如采集電機的振動和電流信號并進行 AI 計算分析，可以實現(xiàn)電機健康狀態(tài)的判斷，決定是否需要進行維護，這就是電機的預(yù)維護功能。

AI對MCU的要求也非常高，需要MCU具備高算力、高性能 ADC 等模擬資源，還得實現(xiàn)以太網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)等連接功能。先楫半導(dǎo)體在高算力方面提前布局投入，比如SDK 里面已經(jīng)開源了人臉識別、分類等典型的應(yīng)用方案，目前關(guān)注的場景集中在工業(yè)、新能源和汽車應(yīng)用上，如電弧信號的檢測、制造行業(yè)的缺陷檢測、電機預(yù)維護、掌紋辨識，人臉識別等。由于 AI 應(yīng)用落地需要大量的數(shù)據(jù)樣本采集、標(biāo)定、模型的優(yōu)化等復(fù)雜過程，所以每個案例都需要根據(jù)需求進行特定的學(xué)習(xí)和優(yōu)化。

對RISC-V的看法及展望

RISC-V的生態(tài)發(fā)展一直備受關(guān)注，尤其在國內(nèi)市場也一直將芯片生態(tài)聚焦在RISC-V架構(gòu)上，但目前RISC-V架構(gòu)在場景應(yīng)用的落地上究竟該如何看待？

RISC-V指令集架構(gòu)主要發(fā)明人、RISC-V國際基金會主席和SiFive共同創(chuàng)辦人兼首席架構(gòu)師Krste Asanovi?教授分享過一組數(shù)據(jù)，他指出，“預(yù)計到2025年，RISC-V內(nèi)核數(shù)將增至800億顆。憑借更好的處理器和生態(tài)系統(tǒng)，RISC-V架構(gòu)將有望在未來兩到三年內(nèi)超越傳統(tǒng)架構(gòu)。”

中國工程院院士倪光南很早前就呼吁：“要把主要精力放在對RISC-V架構(gòu)的研發(fā)上！”

先楫半導(dǎo)體也注重其生態(tài)的開發(fā)和用戶的使用體驗，比如先楫是第一家給客戶提供免費的 Segger 開發(fā)環(huán)境的公司，也是世界知名的 IAR 公司在高性能RISC-V 上支持的第 1 個品牌。

RISC V 在市場上發(fā)展的時機是否已經(jīng)成熟？

從先楫半導(dǎo)體的產(chǎn)品應(yīng)用來看，先楫半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁陳丹認(rèn)為，“從我們推出先楫的產(chǎn)品到現(xiàn)在，中國市場及客戶對我們這種高性能RISC-VMCU的接受程度也是很高的。先楫半導(dǎo)體還推出了自己研制的各種開發(fā)工具，比如pinmux tool, manufacturing tool, 可控模塊編程工具等，目的也是為客戶開發(fā)基于先楫 MCU 的產(chǎn)品和方案提供便利。先楫支持 6 種以上的實時操作系統(tǒng)，提供非常豐富的軟件中間件和應(yīng)用軟件庫（例如馬達(dá)、逆變等）。同時，所有的資料庫都透明和開源，從規(guī)格書、硬件設(shè)計、應(yīng)用指南到軟件例程都放在官網(wǎng)上供客戶下載。先楫半導(dǎo)體在公眾號、論壇、視頻號、開發(fā)者活動及校園計劃等等一系列全方位的生態(tài)建設(shè)中發(fā)力，也是為了讓更多的開發(fā)者了解和使用先楫高性能 MCU，實現(xiàn)從量變到質(zhì)變的過程。”