32位MCU廣泛應用于各個領域，其中工業(yè)控制領域是較有特點的一個領域之一。不同于消費電子用量巨大、追求極致的性價比的特點，體量相對較小的工業(yè)級應用市場雖然溢價更高，但對MCU的耐受溫度范圍、穩(wěn)定性、可靠性、不良率要求都更為嚴苛，這對MCU的設計、制造、封裝、測試流程都有一定的質(zhì)量要求。

消費電子市場不振，MCU需求逐年下降。近年來，整個消費電子市場對MCU的需求占比逐年下降。消費電子熱門MCU型號如030、051等型號需求下滑嚴重。

不過，汽車電子、工控/醫(yī)療市場卻強勢崛起，MCU行業(yè)應用占比逐年上升。疫情帶動醫(yī)療設備市場需求增長，監(jiān)護類輸液泵類、呼吸類為代表的醫(yī)療設備持續(xù)國產(chǎn)化，帶動國產(chǎn)MCU應用增加。而隨著智能制造轉(zhuǎn)型推進，以PLC、運動控制、電機變頻、數(shù)字電源、測量儀器為代表的工控類MCU應用，占比也在不斷增加。

MCU是實現(xiàn)工業(yè)自動化的核心部件，如步進馬達、機器手臂、儀器儀表、工業(yè)電機等。以工控的主要應用場景——工業(yè)機器人為例，為了實現(xiàn)工業(yè)機器人所需的復雜運動，需要對電 機的位置、方向、速度和扭矩進行高精度控制，而MCU則可以執(zhí)行電機控制所需的復雜、高速運算。

工業(yè)4.0時代下工業(yè)控制市場前景廣闊，催漲MCU需求。根據(jù)Prismark統(tǒng)計，2020年全球工業(yè)控制的市場規(guī)模為2310億美元，預計至2023年全球工業(yè)控制的市場規(guī)模將達到2600億 美元，年復合增長率約為3%。根據(jù)賽迪顧問的數(shù)據(jù)，2020年中國工業(yè)控制市場規(guī)模達到2321億元，同比增長13.1%。2021年市場規(guī)模約達到2600億元。

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，2015年開始，工控行業(yè)MCU產(chǎn)品的市場規(guī)模呈現(xiàn)波動上升趨勢。截至2020年，工控對MCU產(chǎn)品需求規(guī)模達到26億元，預計至2026年，工業(yè)控制MCU市場規(guī)模達約35億元。

MCU芯片是工控領域的核心部件，在眾多工業(yè)領域均得到應用，市場規(guī)模逐年上漲，隨著中國制造2025的穩(wěn)步推進，MCU規(guī)模持續(xù)提升，帶來更大的市場增量。

MCU芯片能實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、處理、傳輸及控制功能，下游應用包括自動化控制、電機控制、工業(yè)機器人、儀器儀表類應用等。

工控典型應用場景之一：通用變頻器/伺服驅(qū)動

【市場體量】根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，通用變頻市場規(guī)模近 560 億元，同比增長 7%；

【應用場景】通用MCU/DSP可以搭配FPGA、預驅(qū)和IGBT，實現(xiàn)伺服電機驅(qū)動等功能。根據(jù)電機控制精度的不同要求，對MCU資源要求有所不同。

【代表型號】TMx320F28xxx、dsPic33xx、HPM6700

【MCU市場體量】估5.6億元；用量折合20kk/年，1.67kk/月

工控典型應用場景之二：伺服控制系統(tǒng)

【市場體量】根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通用伺服控制市場規(guī)模近 233 億元，同比增長 35%；

【應用場景】通用MCU/DSP可以搭配FPGA，實現(xiàn)伺服控制功能。

【代表型號】TMx320F28xxx、 RT1xxx、HPM6300

【MCU市場體量】估2.33億元；用量折合8.32kk/年，690k/月

工控典型應用場景之三：PLC

【市場體量】根據(jù)睿工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，PLC 市場規(guī)模近 158 億元，同比增長 21%；

【應用場景】通用MCU可以應用于可編程邏輯控制器（PLC），用于控制生產(chǎn)過程。

【代表型號】TMx320F28xxx、Sxx32F40x、HPM6400

【MCU市場體量】估1.58億元，用量折合5.64kk /年，470k/月

下面將由我愛方案網(wǎng)介紹幾款高性能電機驅(qū)動芯片：

HPM6700/6400系列芯片

 

 

HPM6700/6400 系列產(chǎn)品是先楫半導體推出的高性能高實時 RISC-V MCU 旗艦產(chǎn)品，目前已經(jīng)量產(chǎn)。與國際競品相比，HPM6700系列芯片單核運行主頻即可達到驚人的816MHz，在CoreMark跑分測試中，HPM6700獲得了9220的高分，成功刷新了國際MCU領域的性能記錄。

 

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

 

HPM6700/6400系列芯片還擁有強大的多媒體支持能力和豐富外設接口，其適配的LCD顯示控制器可支持高達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個獨立的pwm模塊，每個模塊可生成8通道互補PWM，及16通道普通PWM、3 個 12 位高速 ADC 5MSPS、1 個 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 個模擬比較器等多個接口。

 

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證、加密啟動和加密執(zhí)行。

 

HPM6300系列

 

 

 

先楫半導體推出的HPM6300全系列產(chǎn)品采用晶心Andes D45 RISC-V內(nèi)核，支持雙精度浮點運算。模擬模塊包括16bit-ADC，12-bit DAC和模擬比較器，配以多組納秒級高分辨率PWM，為馬達控制和數(shù)字電源應用提供強大硬件支持；通訊接口包括了實時以太網(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)）

 

HPM6300的主頻達到648MHz, 并具有FFA協(xié)處理器，能實現(xiàn)FFT/FIR快速計算，具備3個16位的ADC、10/100M以太網(wǎng)等，適合工業(yè)自動化、電網(wǎng)等行業(yè)應用，如工業(yè)自動化領域的伺服驅(qū)動器、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同時也是一款高性價比的產(chǎn)品，其高實時性、互聯(lián)性、16位ADC的特性，一經(jīng)推出就獲得了自動化、電網(wǎng)、新能源客戶的認可。目前已在行業(yè)頭部客戶中導入產(chǎn)品設計，在FFT、AI推理性能上超越了傳統(tǒng)的DSP。

 

在工業(yè)領域，電機驅(qū)動是整個自動化的基礎應用，如用于CNC機床、機器人的伺服驅(qū)動器，用于新能源汽車的主驅(qū)、壓縮機驅(qū)動等。由于這些行業(yè)本身的發(fā)展和需求增加，對MCU提出了更高的要求，如高算力、高實時性、16位ADC、單芯片多軸控制等。

 

另外，HPM6300系列在功耗上進行了深度優(yōu)化，對于電源管理域進行了更加精細的劃分，實現(xiàn)了低至1.5uA的待機功耗，及低至40mA的運行功耗（全速運行coremark，外設時鐘關(guān)閉），皆低于市場上同類國際品牌的功耗。

 

HPM6200系列

 

 

 

HPM6200是先楫半導體推出的高性能、高實時、高精度混合信號的通用微控制器系列，為精準控制而生，主要應用領域包括新能源，儲能，電動汽車，工業(yè)自動化等。（2023Q1量產(chǎn)）

 

與國際品牌T公司C2000相比，先楫半導體HPM6200系列CPU性能實現(xiàn)了超越。HPM6200主頻600MHz，而C2000在200MHz以內(nèi)；

 

對比國際品牌S公司的G4系列，HPM6200系列在CPU性能、16位ADC、PLA等性能和功能上實現(xiàn)超越。

 

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

 

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

 

伺服驅(qū)動器方案介紹：

先楫的HPM6400系列產(chǎn)品幫助客戶實現(xiàn)了單芯片控制4個伺服電機+LCD顯示屏驅(qū)動，伺服控制上實現(xiàn)電流、速度、位置三環(huán)控制。片上集成的16Bit ADC取代傳統(tǒng)的12bit ADC，可以進一步提高電流、電壓的采集精度，提高伺服的定位精度。同時，片上也有豐富的外設，幫助客戶提高連通性、可靠性等。