芯耀
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人形機(jī)器人中常用的空心杯電機(jī)、無框力矩電機(jī)和伺服電機(jī)是實(shí)現(xiàn)高精度動(dòng)作的關(guān)鍵，這些電機(jī)通常由微控制器單元（MCU）芯片控制。研究表明，一臺(tái)人形機(jī)器人通常需要30-40個(gè)MCU芯片來精確控制其關(guān)節(jié)、傳感器和執(zhí)行器。
這些MCU分布在機(jī)器人各部分，每個(gè)電機(jī)或一組電機(jī)可能有專用MCU進(jìn)行本地控制，而中央處理器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整體行為。MCU芯片的選擇基于其實(shí)時(shí)控制能力、I/O接口數(shù)量和時(shí)鐘速度，特別適合處理電機(jī)控制所需的高速數(shù)據(jù)處理和低延遲響應(yīng)。
我們看到在2025慕尼黑上海電子展上，國(guó)內(nèi)外廠商針對(duì)人形機(jī)器人MCU都有一些新產(chǎn)品發(fā)布和布局。今天，我們就來對(duì)國(guó)內(nèi)外廠家的MCU產(chǎn)品進(jìn)行梳理和對(duì)比分析，以供行業(yè)內(nèi)有更多是設(shè)計(jì)方案參考。
一、海外MCU廠商及產(chǎn)品
1、海外廠商對(duì)比分析
1.1、電機(jī)類型與MCU需求
空心杯電機(jī)
空心杯電機(jī)因其輕量化和高轉(zhuǎn)矩密度而適合人形機(jī)器人的手部和細(xì)小關(guān)節(jié)控制，MCU需要快速響應(yīng)和高效的PWM控制。
無框力矩電機(jī)
用于軀干和主要關(guān)節(jié)，提供高轉(zhuǎn)矩密度和精確力矩控制，這些電機(jī)需要MCU支持高電流和復(fù)雜控制算法。
伺服電機(jī)
伺服電機(jī)通過閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)高精度，廣泛用于機(jī)器人手臂和腿部，MCU需要支持編碼器接口和實(shí)時(shí)反饋。
1.2、海外廠商及主營(yíng)產(chǎn)品
1.2.1、德州儀器（TI）
在展會(huì)上，德州儀器TI展示了TMS32 C2000系列MCU，具有實(shí)時(shí)處理的浮點(diǎn)DSP內(nèi)核和NPU AI加速器，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和嵌入式AI分析。此外，該系列的MCU內(nèi)置PWM生成器、ADC和通信接口（如CAN、SPI），適合高精度電機(jī)控制應(yīng)用，如伺服電機(jī)和無框力矩電機(jī)。
來源：與非研究院整理
根據(jù)德州儀器（TI）官網(wǎng)，結(jié)合人形機(jī)器人對(duì)?高精度運(yùn)動(dòng)控制、多傳感器融合、實(shí)時(shí)性、可靠性的核心需求，其中?TMS320F28P659SH-Q1?綜合性能更優(yōu)，適配性更強(qiáng)。
代表型號(hào)：TMS320F28P659SH-Q1
該芯片具有400MIPS 處理能力，基于 C28x+CLA內(nèi)核，支持高速數(shù)字信號(hào)處理，能滿足人形機(jī)器人復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制算法（如逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解算、軌跡規(guī)劃）的實(shí)時(shí)計(jì)算需求。還具有16 位ADC與高分辨率 PWM，支持高精度傳感器數(shù)據(jù)采集（如關(guān)節(jié)力矩傳感器、IMU），配合150ps精度的 HRPWM（高分辨率脈寬調(diào)制），可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)（如伺服電機(jī)的矢量控制）。
多通道與通信能力
同時(shí)具有40個(gè)ADC通道，支持多傳感器同步采樣（如多關(guān)節(jié)電流/電壓監(jiān)測(cè)、環(huán)境感知傳感器），避免分時(shí)采樣帶來的時(shí)延誤差。還配備EtherCAT與CAN-FD接口，支持工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)通信協(xié)議，便于構(gòu)建分布式控制架構(gòu)（如主控制器與關(guān)節(jié)控制器的高速數(shù)據(jù)交互），提升系統(tǒng)協(xié)同效率。
緊湊封裝與成本優(yōu)化
9mm×9mm小型封裝：適合人形機(jī)器人緊湊的關(guān)節(jié)空間布局，提升機(jī)械設(shè)計(jì)靈活性。
典型應(yīng)用場(chǎng)景
主控制器或關(guān)節(jié)控制器：處理多關(guān)節(jié)協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制、傳感器融合（如慣性測(cè)量單元與力傳感器數(shù)據(jù)融合），支持高精度步態(tài)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)平衡算法。
1.2.2、意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）
意法半導(dǎo)體的STM32系列，特別是STM32G4和STM32H7，提供了性能與成本的平衡，具備高級(jí)電機(jī)控制功能，廣泛用于伺服電機(jī)和工業(yè)機(jī)器人。
代表型號(hào)：STM32H750
該芯片采用Cortex-M7 內(nèi)核，主頻480MHz，支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算與DSP 指令集，可運(yùn)行復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制算法（如模型預(yù)測(cè)控制 MPC），控制周期低至1μs21。集成Art Accelerator與AI 輔助加速器，支持輕量化機(jī)器學(xué)習(xí)模型（如關(guān)節(jié)力矩預(yù)測(cè)），AI 推理算力達(dá)1TOPS，能效比達(dá)8TOPS/W。
應(yīng)用場(chǎng)景：人形機(jī)器人平衡控制、物流 AGV 導(dǎo)航。
1.2.3、其余主要廠家和產(chǎn)品
微芯科技（Microchip）的dsPIC系列MCU以其數(shù)字信號(hào)處理能力著稱，適合需要高精度控制的電機(jī)，如空心杯電機(jī)和伺服電機(jī)。
瑞薩電子（Renesas）的RH850系列和RX系列MCU適用于工業(yè)和機(jī)器人應(yīng)用，具備集成電機(jī)控制外設(shè)，適合高負(fù)載場(chǎng)景。
英飛凌（Infineon）的XMC系列MCU提供高級(jí)電機(jī)控制功能，常見于汽車和機(jī)器人領(lǐng)域，特別是在需要高電流和快速響應(yīng)的應(yīng)用中。
這些廠商的MCU芯片通常是32位架構(gòu)，具備高時(shí)鐘速度和豐富的I/O接口，滿足人形機(jī)器人對(duì)實(shí)時(shí)性和復(fù)雜任務(wù)處理的需求。
二、國(guó)內(nèi)主要MCU廠商及產(chǎn)品
除了海外廠商的一些常用MCU產(chǎn)品方案，本屆上海電子展上，國(guó)內(nèi)廠商如國(guó)民技術(shù)、兆易創(chuàng)新、必易微、極海半導(dǎo)體等廠商也都帶來了性能較為領(lǐng)先的人形機(jī)器人MCU產(chǎn)品展示，我們來做詳細(xì)的分析。
2.1、國(guó)民技術(shù)
本屆展會(huì)上，國(guó)民技術(shù)發(fā)布并展示了主要面向人形機(jī)器人的芯片：N32H76xEC和N32H78xEC，以及靈巧手N32H473。通過國(guó)民技術(shù)官網(wǎng)了解，公司一共6種高性能MCU 系列（N32H78EC、N32H78x、N32H76EC、N32H76x、N32H48x、N32H47x）。
來源：與非研究院整理
主要代表型號(hào)：N32H78EC，采用Cortex-M7（主頻 600MHz）+ Cortex-M4（主頻 200MHz）雙核異構(gòu)，為國(guó)內(nèi)首款量產(chǎn)的 M7+M4 芯片。
核心優(yōu)勢(shì)：該款芯片可實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并行處理，M7 核處理 AI 算法（如 SLAM、路徑規(guī)劃），M4 核專注實(shí)時(shí)控制（如電機(jī)驅(qū)動(dòng)）。內(nèi)置 EtherCAT 從站控制器，支持多軸聯(lián)動(dòng)伺服控制（如 22 自由度靈巧手設(shè)計(jì)）。兼容 ARM 開發(fā)工具鏈（Keil/IAR），降低遷移成本。典型的應(yīng)用場(chǎng)景：人形機(jī)器人關(guān)節(jié)控制、工業(yè)機(jī)械臂伺服系統(tǒng)。
來源：與非研究院整理
主要產(chǎn)品差異
高性能雙核首選為N32H78x（帶 MIPI DSI）/N32H78EC（帶 EtherCAT）。單核高性能為N32H76x（通用）/N32H76EC（工業(yè)通信）。性價(jià)比控制為N32H48x（帶以太網(wǎng)，適合物聯(lián)網(wǎng)）。模擬控制優(yōu)選為N32H47x（多 DAC/PGA，適合電源/電機(jī)控制）。
2.2、兆易創(chuàng)新（GigaDevice）
本屆展會(huì)上，我們看到了兆易創(chuàng)新基于Arm? Cortex?和RISC-V多核架構(gòu)打造的GD32 MCU產(chǎn)品矩陣，構(gòu)建了從基礎(chǔ)控制到高性能計(jì)算的完整解決方案。該系列產(chǎn)品憑借卓越的能效比和硬實(shí)時(shí)響應(yīng)特性，為人形機(jī)器人系統(tǒng)提供全棧式支持?？梢詫?shí)現(xiàn)高精度多關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，保障IMU/力覺/視覺傳感器融合的實(shí)時(shí)處理，通過豐富的外設(shè)接口滿足機(jī)器人多模態(tài)傳感需求。
來源：與非研究院整理
主要產(chǎn)品：GD32H75E系列
該芯片系列是專為伺服驅(qū)動(dòng)、機(jī)器人關(guān)節(jié)控制及運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域設(shè)計(jì)的高性能解決方案。核心架構(gòu)：ARM? Cortex?-M7內(nèi)核@600MHz。網(wǎng)絡(luò)特性：集成EtherCAT控制器及雙PHY，節(jié)省30%PCB面積。計(jì)算加速：搭載TMU/硬件DSP/FPU單元，算法效率提升40%。模擬資源：高精度ADC/DAC/Comparator組合。接口配置：3路CAN-FD+8路高速串口，支持多軸協(xié)同控制。
GD32G5系列
該芯片系列主要是面向機(jī)器人傳感與執(zhí)行系統(tǒng)的優(yōu)化方案，信號(hào)采集主要是4x12位ADC(5.3MSPS)+4x12位DAC(15MSPS)。安全保護(hù)：8x快速比較器實(shí)現(xiàn)μs級(jí)過流保護(hù)。運(yùn)動(dòng)控制：16通道HRTimer(145ps)提供超高精度PWM。內(nèi)核性能：ARM? Cortex?-M33內(nèi)核確保實(shí)時(shí)響應(yīng)。
來源：兆易創(chuàng)新官網(wǎng)
其他相關(guān)產(chǎn)品
兆易創(chuàng)新GD32 MCU可搭配GD30DR系列電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，支持直流轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓、LDO線性穩(wěn)壓器、PWM控制和功率驅(qū)動(dòng)等模塊，并提供過溫、過壓、過流等多重保護(hù)?，專為機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用設(shè)計(jì)，構(gòu)建完整的電機(jī)控制系統(tǒng)。
兆易創(chuàng)新GD25LX系列SPI?NOR?Flash為承擔(dān)AI決策的機(jī)器人"大腦"提供高速存儲(chǔ)支持，而LPDDR4X產(chǎn)品兼容多電壓、4266Mbps速率滿足"小腦"運(yùn)動(dòng)控制單元的低延遲需求，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精準(zhǔn)指令執(zhí)行。
2.3、必易微
在 2025 慕尼黑展會(huì)上，必易微展品聚焦在“MCU +電機(jī)驅(qū)動(dòng)+電源管理”集成方案，其核心產(chǎn)品以高集成度、高性能、高可靠性為特點(diǎn)，在人形機(jī)器人領(lǐng)域可多處適用。
核心產(chǎn)品：KP88676X 芯片
KP88676X全球首發(fā)的全集成高壓 BLDC 電機(jī)專用芯片，現(xiàn)場(chǎng)演示其在人形機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用，展示單芯片實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制與高壓驅(qū)動(dòng)的能力。
KP88676X 將高性能 ARM Cortex-M0+ MCU（96MHz 主頻）、高壓三相柵極驅(qū)動(dòng)模塊（支持 600V 耐壓）及6 顆 600V MOSFET集成于單顆芯片，形成完整的IPM（智能功率模塊）。
對(duì)比國(guó)際廠商（如TI 的DRV 系列、ST的STM32F3系列）通常需MCU+獨(dú)立驅(qū)動(dòng)芯片+外部 MOSFET組合，外圍元件數(shù)量多、PCB 面積大。KP88676X 通過集成設(shè)計(jì)減少約30% 外圍元件，PCB 面積縮減超 20%，顯著降低系統(tǒng)成本與復(fù)雜度，尤其適合人形機(jī)器人輕量化需求。
來源：與非研究院整理
Cortex-M0+內(nèi)核主頻達(dá) 96MHz，支持 FOC（磁場(chǎng)定向控制）、PID 調(diào)節(jié)等復(fù)雜算法，數(shù)據(jù)處理效率比 TI 的 MSP430 系列（最高 25MIPS）提升近 4 倍，滿足人形機(jī)器人關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)響應(yīng)需求。
必易微的KP88676X 芯片憑借全集成 IPM 架構(gòu)、600V 高壓適配性、工業(yè)級(jí)保護(hù)功能及高實(shí)時(shí)控制能力，在人形機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)、工業(yè)電機(jī)控制等領(lǐng)域形成差異化競(jìng)爭(zhēng)力。其核心優(yōu)勢(shì)在于單芯片替代多組件的設(shè)計(jì)理念，既降低了系統(tǒng)復(fù)雜度與成本，又提升了可靠性與能效，為國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人廠商提供了高性能、高性價(jià)比的本土化解決方案。
2.4、極海半導(dǎo)體
極海半導(dǎo)體在展位以“國(guó)產(chǎn)勢(shì)力正當(dāng)時(shí)，首選極海工業(yè)芯”為主題，全方位展示人形機(jī)器人核心技術(shù)。
核心展品與方案演示
G32R501實(shí)時(shí)控制 MCU
全球首發(fā)的雙核實(shí)時(shí)控制芯片，現(xiàn)場(chǎng)演示其在六軸機(jī)械臂中的應(yīng)用，通過多軸同步控制與實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)，驗(yàn)證0.1mm 定位精度與5ms 動(dòng)態(tài)響應(yīng)，適配人形機(jī)器人復(fù)雜動(dòng)作協(xié)調(diào)需求。
架構(gòu)與算力
基于Arm Cortex-M52 雙核架構(gòu)（250MHz 主頻），支持同構(gòu)雙核并行處理，實(shí)時(shí)算力等效 800MHz Cortex-M7，可同時(shí)運(yùn)行多關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制算法（如軌跡規(guī)劃、力控 PID）與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），滿足人形機(jī)器人高動(dòng)態(tài)響應(yīng)需求。
集成Arm Helium?技術(shù)與自研紫電數(shù)學(xué)指令擴(kuò)展單元，支持三角函數(shù)、傅里葉變換等復(fù)雜運(yùn)算硬件加速，AI 推理算力提升 3 倍，可部署輕量化機(jī)器學(xué)習(xí)模型（如關(guān)節(jié)力矩預(yù)測(cè)）。
APM32M3514 電機(jī)控制 SoC
結(jié)合600V 雙N溝道柵極驅(qū)動(dòng)器 GHD1620T，展示機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊的單芯片驅(qū)動(dòng)方案，演示電機(jī)在高速啟停、力矩突變等極端工況下的穩(wěn)定性。
內(nèi)置Cortex-M0 +內(nèi)核（72MHz）與M0CP 協(xié)處理器，集成200V 6N 柵極驅(qū)動(dòng)器、3.3V LDO及4 路運(yùn)算放大器，單芯片實(shí)現(xiàn)MCU +驅(qū)動(dòng)+信號(hào)調(diào)理，外圍元件減少 30%，PCB 面積縮減 20%，特別適合人形機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的小型化需求。
支持有感/無感 FOC 矢量控制、六步換向等算法，可驅(qū)動(dòng)直流無刷電機(jī)（BLDC）、永磁同步電機(jī)（PMSM），適配靈巧手、腕關(guān)節(jié)等中小型關(guān)節(jié)電機(jī)（3A 驅(qū)動(dòng)電流）。
極海半導(dǎo)體通過高性能實(shí)時(shí)控制 MCU（G32R501）、高集成電機(jī)控制 SoC（APM32M3514）及全棧解決方案，精準(zhǔn)匹配人形機(jī)器人在多關(guān)節(jié)協(xié)同控制、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、輕量化設(shè)計(jì)等方面的核心需求。
三、總結(jié)
國(guó)際廠商TI的C2000 系列和ST的STM32系列依托工業(yè)級(jí)可靠性與全球生態(tài)，持續(xù)主導(dǎo)高端市場(chǎng)，目前仍然是大多數(shù)人形機(jī)器人用MCU的主流方案。國(guó)內(nèi)廠商在算力（如國(guó)民技術(shù)雙核）、集成度（必易微和極海半導(dǎo)體）、通信協(xié)議（兆易創(chuàng)新 EtherCAT）等核心指標(biāo)上已接近國(guó)際水平，部分參數(shù)（如控制周期、AI 加速）實(shí)現(xiàn)反超。
隨著人形機(jī)器人在2025年步入大規(guī)模量產(chǎn)，國(guó)產(chǎn) MCU 在人形機(jī)器人領(lǐng)域滲透率預(yù)計(jì)從 2025 年的 30% 提升至 2030 年的 50%，尤其在電機(jī)控制、多軸協(xié)同等場(chǎng)景形成規(guī)模化替代。
