本文來(lái)源于公眾號(hào)與非網(wǎng)eefocus，作者李堅(jiān)

在全球技術(shù)的演進(jìn)中，MCU已成為很多設(shè)備和系統(tǒng)的“大腦”。特別是在家電、移動(dòng)終端、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、新能源、邊緣AI技術(shù)及智能汽車(chē)的發(fā)展中，對(duì)MCU的需求呈現(xiàn)出了幾何式的增長(zhǎng)。未來(lái)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)明顯需要MCU提供更高的性能。

在過(guò)去幾年，國(guó)產(chǎn)MCU得益于半導(dǎo)體缺貨，順利在8位中低端市場(chǎng)擴(kuò)展了市場(chǎng)份額，然而在競(jìng)爭(zhēng)更加激烈的ARM cortex M3、M4市場(chǎng)，市場(chǎng)份額仍然偏小。基于對(duì)技術(shù)前瞻趨勢(shì)的把握，部分國(guó)產(chǎn)MCU制造商開(kāi)始積極調(diào)整策略，嘗試在高性能MCU領(lǐng)域找到新的機(jī)會(huì)。某些國(guó)產(chǎn)MCU的產(chǎn)品性能甚至已經(jīng)趕超國(guó)際品牌。

作為近年來(lái)嶄露頭角的國(guó)產(chǎn)MCU的代表企業(yè)，先楫半導(dǎo)體已經(jīng)成功地在高性能MCU領(lǐng)域留下了自己的印記。這家致力于高性能嵌入式解決方案的半導(dǎo)體公司于2020年在上海成立。短短的幾年時(shí)間，它就在MCU、微處理器和相關(guān)芯片領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大的研發(fā)能力。不僅如此，他們的核心團(tuán)隊(duì)更是來(lái)自于全球知名的半導(dǎo)體公司，具備超過(guò)15年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，這為其產(chǎn)品的高質(zhì)量和創(chuàng)新提供了堅(jiān)實(shí)的基石。

先楫半導(dǎo)體推出的HPM5300系列新品，特別針對(duì)高性能運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了優(yōu)化。這次新品的發(fā)布代表了先楫半導(dǎo)體由高性能市場(chǎng)向主流MCU市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)降維打擊。

HPM5300的產(chǎn)品特色？

過(guò)去，主控芯片主頻的不足曾是限制運(yùn)控能力的主要瓶頸，但HPM5300徹底改變了這一局面。HPM5300系列主頻高達(dá)480MHz，不僅支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算，還帶有強(qiáng)大的DSP擴(kuò)展，堪稱(chēng)滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的完美解決方案。它擁有高速運(yùn)算能力，提升了帶寬，從而實(shí)現(xiàn)了更快的指令響應(yīng)時(shí)間。更為突出的是，HPM5300獨(dú)有的“位置傳感器系統(tǒng)”，與其強(qiáng)大的兼容性相結(jié)合，為運(yùn)動(dòng)控制賦予了全新的定義。

存儲(chǔ)方面，HPM5300是先楫半導(dǎo)體首款全系列內(nèi)置1 MB Flash的產(chǎn)品，同時(shí)內(nèi)置 288KB SRAM，極大地減少了依賴(lài)低速外部存儲(chǔ)器，從而避免了潛在的性能損失。為了提升整體系統(tǒng)精度，模擬部分融合了16bit ADC、12bit DAC及運(yùn)放。同時(shí)，雙八通道的PWM模塊和PLB可編程邏輯單元的引入，使得HPM5300在邏輯保護(hù)和穩(wěn)定性上均表現(xiàn)出色。卓越的通訊能力體現(xiàn)在豐富的接口配置上，包括4路CAN-FD、4路LIN、多路UART/SPI/I2C，以及內(nèi)置HS PHY的USB OTG，使其在接口應(yīng)用中展現(xiàn)出廣泛的靈活性。

HPM5300對(duì)于位置傳感器的支持極為出色，包括光電式、磁感應(yīng)和旋轉(zhuǎn)變壓器，而且提供了靈活多樣的編碼器輸入輸出選項(xiàng)，確保了與增量和絕對(duì)編碼器的無(wú)縫對(duì)接。此外，它還兼容市面上主流的編碼器通訊協(xié)議，例如多摩川、BISS-C、ENDAT和HIPERFACE等。

HPM5300不僅僅是一個(gè)高性能的微控制器，同時(shí)展現(xiàn)出巨大的潛能和應(yīng)用前景。相比其他市場(chǎng)上的產(chǎn)品，例如ST的X07等，擁有512K Flash的MCU已經(jīng)顯得稍顯不足。HPM5300的1MB Flash為其帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)。此外，其16bit高精度ADC相較于其他仍在使用12bit ADC的產(chǎn)品，在提供更高精度和效率上占據(jù)了領(lǐng)先地位。

HPM5300特色亮點(diǎn)

HPM5300系列的亮點(diǎn)包括：高性能、高集成度、多樣化的封裝、獨(dú)特的傳感器系統(tǒng)、豐富的通訊接口，以及高效的模擬外設(shè)。先楫半導(dǎo)體針對(duì) HPM5300 同步推出了完整的軟硬件開(kāi)發(fā)工具，包括HPM5300 評(píng)估套件、HPM SDK、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、IO 配置工具 HPM PINMUX Tool 和量產(chǎn)燒錄工具 HPM manufacture tools 等。

HPM5300如何賦能工業(yè)自動(dòng)化、新能源、汽車(chē)電子三大應(yīng)用領(lǐng)域？

根據(jù)2023年的市場(chǎng)報(bào)告，國(guó)內(nèi)自動(dòng)化市場(chǎng)的規(guī)模預(yù)計(jì)將突破2800億大關(guān)。與此同時(shí)，新能源市場(chǎng)也展現(xiàn)出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α?jù)預(yù)測(cè)，到2025年，全球的光伏新增裝機(jī)量將高達(dá)330GW，其年復(fù)合增長(zhǎng)率更是高達(dá)94.12%，這一數(shù)據(jù)凸顯了新能源在未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中的重要地位。另一方面，智能汽車(chē)市場(chǎng)也呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，預(yù)計(jì)在2025年，我國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模將接近萬(wàn)億元。工業(yè)自動(dòng)化、新能源、汽車(chē)電子三大應(yīng)用方向正是先楫半導(dǎo)體的發(fā)展重點(diǎn)。在這些應(yīng)用領(lǐng)域，HPM5300 獨(dú)特的高性能、小封裝、運(yùn)動(dòng)控制功能都可以為先楫半導(dǎo)體搶占不少市場(chǎng)份額。

在工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用中，尤其是編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器，HPM5300支持靈活的編碼器輸入輸出，為工廠(chǎng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)提供更高效的解決方案。在新能源領(lǐng)域，微型逆變器正在成為新的熱門(mén)，HPM5300的小封裝、480MHz主頻的算力可以說(shuō)是其中的佼佼者，能夠幫助客戶(hù)大大縮短產(chǎn)品上市的時(shí)間。

HPM5300系列產(chǎn)品能夠在-40—105℃ Ta的環(huán)境溫度下穩(wěn)定工作，這為其在工業(yè)級(jí)和車(chē)規(guī)級(jí)的應(yīng)用中提供了強(qiáng)有力的保障。對(duì)于車(chē)規(guī)級(jí)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，HPM5300 的 4 個(gè) CANFD、 16b ADC 也是非常適合汽車(chē)上的應(yīng)用，滿(mǎn)足車(chē)身傳感器融合、組合導(dǎo)航、電機(jī)，車(chē)身控制等汽車(chē)智能化所需的 MCU市場(chǎng)需求。

技術(shù)的發(fā)展從未停息，AI技術(shù)的崛起更是給整個(gè)科技領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的沖擊和變革。MCU 結(jié)合 AI，能帶來(lái)性能的提升或者功能的增加。比如采集電機(jī)的振動(dòng)和電流信號(hào)并進(jìn)行 AI 計(jì)算分析，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)健康狀態(tài)的判斷，決定是否需要進(jìn)行維護(hù)，這就是電機(jī)的預(yù)維護(hù)功能。

先楫半導(dǎo)體已經(jīng)看到了這種變化帶來(lái)的無(wú)限可能，所以選擇在 AI 方面持續(xù)投入。目前先楫的 SDK 里面已經(jīng)開(kāi)源了人臉識(shí)別、分類(lèi)等典型的應(yīng)用例程，也和 AI 方案公司配合為客戶(hù)提供行業(yè)的解決方案，如電弧信號(hào)的檢測(cè)、制造行業(yè)的缺陷檢測(cè)、電機(jī)預(yù)維護(hù)、掌紋辨識(shí)，人臉識(shí)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(guò)程，所以每個(gè)案例都需要根據(jù)需求進(jìn)行特定的學(xué)習(xí)和優(yōu)化，開(kāi)發(fā)時(shí)間比較長(zhǎng)，需要企業(yè)不間斷的進(jìn)行資源投入。相信先楫半導(dǎo)體會(huì)抓住市場(chǎng)先機(jī)，攜手合作伙伴，在后續(xù)給大家?guī)?lái)更多更高效的解決方案。

另一方面，開(kāi)放源代碼的RISC-V指令集架構(gòu)近年來(lái)也引起了廣泛的關(guān)注。大家可以看到，RISC-V 技術(shù)的發(fā)展是加速的，預(yù)計(jì)在未來(lái)的幾年內(nèi)可以看到大廠(chǎng)會(huì)紛紛推出 RISC-V 產(chǎn)品。先楫認(rèn)為，這種開(kāi)放源碼的硬件架構(gòu)將賦予產(chǎn)品更大的靈活性和定制性，這不僅有助于滿(mǎn)足客戶(hù)的差異化需求，還能確保全球范圍內(nèi)的技術(shù)協(xié)同與共享。

但先楫絕不滿(mǎn)足于簡(jiǎn)單地采用RISC-V，他們更注重如何創(chuàng)新。例如，公司在低功耗應(yīng)用、AI處理和高性能計(jì)算領(lǐng)域都進(jìn)行了基于RISC-V的芯片開(kāi)發(fā)，目前，這些芯片都有出色的性能表現(xiàn)。

隨著技術(shù)不斷演進(jìn)，我們可以預(yù)見(jiàn)，RISC-V可能會(huì)在未來(lái)挑戰(zhàn)、甚至取代現(xiàn)有的一些商業(yè)指令集架構(gòu)（ISA）。這將為微處理器設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)前所未有的機(jī)遇，為此，開(kāi)放性、靈活性和生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)將會(huì)變得尤為關(guān)鍵。

先楫半導(dǎo)體從成立第一天開(kāi)始就注重生態(tài)的開(kāi)發(fā)和用戶(hù)的使用體驗(yàn)。在軟件開(kāi)發(fā)工具、硬件開(kāi)發(fā)工具及各種支持軟件上都做了很多的工作，極大地降低了客戶(hù)的開(kāi)發(fā)難度。比如說(shuō)先楫是第一家給客戶(hù)提供免費(fèi)的 Segger 開(kāi)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(gè)品牌。先楫推出自己研制的各種開(kāi)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(hù)開(kāi)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，提供非常豐富的軟件中間件和應(yīng)用軟件庫(kù)（例如馬達(dá)、 逆變等）。同時(shí)， 先楫所有的資料庫(kù)都透明和開(kāi)源，從規(guī)格書(shū)、硬件設(shè)計(jì)、應(yīng)用指南到軟件例程都放在官網(wǎng)上供客戶(hù)下載。先楫半導(dǎo)體在公眾號(hào)、 論壇、 視頻號(hào)、 開(kāi)發(fā)者活動(dòng)及校園計(jì)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(kāi)發(fā)者了解和使用先楫高性能 MCU， 做到從量變到質(zhì)變的積累。

總結(jié)：做更難的技術(shù)創(chuàng)新替代

在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的半導(dǎo)體市場(chǎng)中，每一家公司都在尋找自己的特色和差異化點(diǎn)。先楫半導(dǎo)體早已明白這一點(diǎn)。他們沒(méi)有選擇競(jìng)爭(zhēng)激烈的中低端市場(chǎng)，而是大膽地進(jìn)入了難度更高的高性能市場(chǎng)，這樣的決策無(wú)疑體現(xiàn)了他們對(duì)市場(chǎng)的敏感度和前瞻性。但這樣的成功并不是一蹴而就的。它背后是公司長(zhǎng)期的技術(shù)研發(fā)、對(duì)客戶(hù)需求的深入理解，以及對(duì)整個(gè)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)的準(zhǔn)確把握。

先楫半導(dǎo)體MCU產(chǎn)品系列

先楫半導(dǎo)體創(chuàng)始人曾勁濤對(duì)與非網(wǎng)記者表示，盡管?chē)?guó)產(chǎn)的MCU在不同領(lǐng)域的替代率已經(jīng)非常高，但剩下的技術(shù)集中度高、難以替代的部分才是先楫半導(dǎo)體的發(fā)展方向。他表示，光靠低成本價(jià)格戰(zhàn)沒(méi)有未來(lái)，只有持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，才能真正贏得客戶(hù)的信賴(lài)。

HPM5300系列的推出，是先楫半導(dǎo)體將高性能引入主流 MCU 應(yīng)用市場(chǎng)的重要舉措，印證了先楫半導(dǎo)體對(duì)技術(shù)的把握和對(duì)市場(chǎng)的前瞻性。先楫半導(dǎo)體希望通過(guò)持續(xù)的產(chǎn)品創(chuàng)新，賦能客戶(hù)在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)能力，從而占領(lǐng)更大的市場(chǎng)份額。我們有理由相信，先楫半導(dǎo)體高性能MCU系列產(chǎn)品將繼續(xù)為整個(gè)行業(yè)帶來(lái)更多的創(chuàng)新和變革。