芯耀
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從春晚舞臺到馬拉松比賽，“機器人”這個行業(yè)在今年爆火“出圈”，吸引了各界人士的關(guān)注。人形機器人作為全球科技競爭的新高地、經(jīng)濟發(fā)展新引擎以及未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新賽道，展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。近年來，全球人形機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，預(yù)計未來十年將繼續(xù)保持高速增長的趨勢。
作為國產(chǎn)高性能RISC-V內(nèi)核MCU芯片設(shè)計企業(yè)，先楫半導(dǎo)體的產(chǎn)品涵蓋微控制器芯片及其解決方案，已貫通從感知、通訊到運動、控制的整個控制鏈，能夠為人形機器人提供關(guān)節(jié)驅(qū)動、靈巧手、IMU模塊等高性能產(chǎn)品。
2025年4月22日，在第三十三屆中國國際電子生產(chǎn)設(shè)備暨微電子工業(yè)展（NEPCON China）上，先楫半導(dǎo)體攜高性能MCU全矩陣產(chǎn)品亮相，重點呈現(xiàn)了面向人形機器人核心部件的解決方案。展會期間，先楫半導(dǎo)體產(chǎn)品總監(jiān)費振東發(fā)表了主題為《解構(gòu)先楫半導(dǎo)體實時控制芯片驅(qū)動的機器人進化密碼》的重要演講，他解析了機器人主控芯片的要求及發(fā)展趨勢，并基于此，詳細介紹了先楫半導(dǎo)體產(chǎn)品的應(yīng)用優(yōu)勢及各部件落地應(yīng)用的案例。
（先楫半導(dǎo)體產(chǎn)品總監(jiān)，費振東）
芯片在機器人的運作中起著至關(guān)重要的作用，機器人復(fù)雜程度的提升需要芯片的迭代跟進。先楫半導(dǎo)體歸納總結(jié)了機器人行業(yè)運動控制芯片的發(fā)展要求及主要趨勢，主要包括高算力、高性能運動控制、高實時性同步通訊、高集成度和小型化、高安全和高可靠性五個方面。
先楫半導(dǎo)體自創(chuàng)立之初，就聚焦于國際高端產(chǎn)品，基于上述五點要求，先楫半導(dǎo)體不斷在自身產(chǎn)品及方案上發(fā)力，并取得了眾多令人矚目的成果。
（先楫芯片在人形機器人上的應(yīng)用）
HPM6750作為先楫首款旗艦級高性能MCU產(chǎn)品，在性能上領(lǐng)先國際主流高性能MCU產(chǎn)品如意法半導(dǎo)體的STM32H7系列、恩智浦的i.MX RT系列等，兼具國內(nèi)生態(tài)適配優(yōu)勢與全球通用接口支持。
HPM5300極具優(yōu)勢的運動控制系統(tǒng)，廣泛適用于伺服控制應(yīng)用，可以實現(xiàn)電機運行速度和運行位置的高精度控制。同時先楫半導(dǎo)體創(chuàng)新設(shè)計的編碼器接口，能夠兼容多種編碼器協(xié)議的專用接口，實現(xiàn)與多摩川、海德漢、IC-haus等主流編碼器系統(tǒng)的無縫對接。
在實時通信方面，先楫半導(dǎo)體圍繞EtherCAT與TSN等工業(yè)以太網(wǎng)標準持續(xù)推進。以HPM6E00系列為代表的高性能MCU系列，集成國內(nèi)第一款獲得德國倍福公司（Beckhoff）正版授權(quán)的EtherCAT從站控制器（ESC: EtherCAT Slave Controller），具備非常高的實時性，能夠達到百兆bps的通訊帶寬，非常適合在各個關(guān)節(jié)的電機控制單元之間進行多環(huán)節(jié)通訊。
具備高集成度的HPM6E8Y系列則進一步集成雙PHY收發(fā)器、千兆TSN交換能力和高分辨率PWM，為機器人關(guān)節(jié)控制、緊湊型伺服等空間受限、高通信密度的應(yīng)用提供理想方案。
（超高集成度HPM6E8Y芯片性能）
HPM6E8Y高性能MCU內(nèi)置RISC-V雙核，主頻600MHz，集成2個以太網(wǎng)PHY收發(fā)器，不僅支持EtherCAT從控制器，還支持多達3個外部端口的時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN: Time Sensitive Networking）千兆以太網(wǎng)交換機，同時擁有32通道高分辨率PWM輸出及∑?數(shù)字濾波器，為高精度運動控制系統(tǒng)量身打造出色的硬件平臺。該系列產(chǎn)品能夠確保以太網(wǎng)通信的高度實時響應(yīng)與極低延遲，完美適用于小空間、大算力、強通信的高性能伺服電機控制、機器人運動控制等工業(yè)自動化場景，進一步提升了系統(tǒng)的集成度與性能優(yōu)勢。
此次先楫半導(dǎo)體展出的人形機器人靈巧手演示平臺，采用“HPM6E00主控+HPM5300從控”多芯片架構(gòu)，搭載高速SPI局域通信網(wǎng)絡(luò)與EtherCAT骨干通訊，實現(xiàn)微秒級多關(guān)節(jié)并發(fā)控制；關(guān)節(jié)伺服方案則通過HPM6E00芯片實現(xiàn)片上電流環(huán)閉環(huán)控制，進一步推動“單芯片架構(gòu)的伺服”技術(shù)落地。
“針對機器人系統(tǒng)在實際部署中面臨的安全風(fēng)險，我們先楫半導(dǎo)體在全系列MCU高性能芯片內(nèi)融入可信計算單元、安全生命周期控制、物理攻擊檢測等功能模塊，并結(jié)合自主Boot ROM/加密算法/硬件密鑰庫，構(gòu)建軟硬件協(xié)同的可信基礎(chǔ)，助力客戶打造更安全、更智能、更強大的機器人系統(tǒng)?！毕乳雽?dǎo)體產(chǎn)品總監(jiān)費振東如是說。
