電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文 / 吳子鵬）當(dāng)前，人形機(jī)器人正從概念階段逐步邁向規(guī)模化落地，對(duì)芯片的需求呈現(xiàn)顯著增長態(tài)勢(shì)。無論是作為 “大腦” 和 “小腦” 的核心計(jì)算模塊，還是感知系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，芯片均是實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)功能的關(guān)鍵基石。

在電子發(fā)燒友網(wǎng)《人形機(jī)器人的電機(jī)控制和傳感器》專題中，兆易創(chuàng)新微處理器事業(yè)部產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)陳思偉表示，兆易創(chuàng)新憑借在存儲(chǔ)、MCU 及模擬芯片領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累，構(gòu)建起了覆蓋 GD32 MCU、Flash、利基型 DRAM 及模擬芯片的豐富產(chǎn)品矩陣，為人形機(jī)器人提供全棧式支持。

兆易創(chuàng)新微處理器事業(yè)部產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)陳思偉

GD32 MCU 賦能驅(qū)動(dòng)和感知系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在人形機(jī)器人系統(tǒng)中，MCU 是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與感知系統(tǒng)的核心，承擔(dān)著實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、高精度控制以及多源數(shù)據(jù)深度融合的重要任務(wù)。

在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面，人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)依賴多軸伺服系統(tǒng)，每個(gè)關(guān)節(jié)都需要獨(dú)立的閉環(huán)控制，涉及電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的多級(jí)控制架構(gòu)，因此對(duì)高精度、高實(shí)時(shí)性的 MCU 有著迫切需求。陳思偉指出，兆易創(chuàng)新為人形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)控制和感知融合提供了豐富的 MCU 產(chǎn)品選擇。其中，GD32H75E MCU 采用先進(jìn)的 ARM? Cortex?-M7 內(nèi)核，不僅能夠?qū)崿F(xiàn) 600MHz 的超高運(yùn)行頻率，更通過雙發(fā)射 6 級(jí)流水線架構(gòu)和浮點(diǎn)運(yùn)算單元（FPU），使其特別適合處理機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中的復(fù)雜算法和實(shí)時(shí)多任務(wù)需求。

例如，隨著人形機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、多軸協(xié)同、能效比和實(shí)時(shí)通信提出了更高要求。為此，GD32H75E 高性能 MCU 集成 Ethercat 從站控制器和內(nèi)置 2 個(gè) PHY，并集成硬件 FPU/DSP 加速，能夠充分滿足高動(dòng)態(tài)伺服控制需求；同時(shí)支持 EtherCAT+CAN FD 雙總線架構(gòu)，確保達(dá)到 μs 級(jí)多軸同步，適用于復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)景，支持多關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)的高速交互，有效減少通信延遲。

在感知系統(tǒng)中，人形機(jī)器人配備了多種傳感器，包括視覺傳感器、慣性測(cè)量單元 IMU、力矩傳感器、觸覺傳感器、位置傳感器、聽覺傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器等。GD32H7 系列重點(diǎn)聚焦力覺、視覺（如 ToF、RGB-D）、慣性（IMU）及環(huán)境感知（激光雷達(dá)、超聲波）等關(guān)鍵傳感器技術(shù)。GD32H7 憑借 ARM Cortex-M7 600MHz 內(nèi)核、雙精度 FPU 及 DSP 加速功能，可實(shí)時(shí)處理多源傳感器產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，例如通過硬件加速實(shí)現(xiàn) IMU 姿態(tài)解算、光學(xué)流計(jì)算或力反饋信號(hào)的濾波降噪。其 4MB Flash/1MB SRAM 的大容量存儲(chǔ)支持多模態(tài)數(shù)據(jù)緩存，而高速 SPI/I2C/USART 接口與 16-bit ADC 則確保了高精度傳感器數(shù)據(jù)的低延遲采集。GD32H7 能夠在單芯片上完成多傳感器數(shù)據(jù)融合，為人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與環(huán)境交互提供有力支持。

GD32G5 系列 MCU 專為機(jī)器人傳感與執(zhí)行系統(tǒng)打造全方位優(yōu)化方案，其搭載 ARM? Cortex?-M33 內(nèi)核，以 216MHz 主頻和 5 級(jí)流水線架構(gòu)實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)實(shí)時(shí)響應(yīng)；創(chuàng)新集成 4 通道 12 位 ADC（5.3MSPS）與 4 通道 12 位 DAC（15MSPS），構(gòu)建高精度閉環(huán)信號(hào)鏈，支持多模態(tài)傳感器數(shù)據(jù)同步采集與精準(zhǔn)控制；配備 16 通道高分辨率定時(shí)器（145ps 精度），可生成超高精度 PWM 波形，支持系統(tǒng)級(jí) IEC 61508 SIL2 等級(jí)功能安全標(biāo)準(zhǔn)，提供完整的 Safety Package，包括 Safety Manual、FMEDA 及自檢庫等一系列功能安全資料。

此外，GD32E23x 系列 MCU 專為機(jī)器人編碼器系統(tǒng)深度優(yōu)化，搭載 72MHz Cortex?-M23 內(nèi)核，提供包括單周期乘法器和 17 周期除法器在內(nèi)的高級(jí)處理功能；GD32E23x、GD32C113x 系列 MCU 可適用于六維力矩傳感器機(jī)器人關(guān)節(jié)控制、溫度傳感器、電子皮膚等應(yīng)用場(chǎng)景。

除了 GD32 MCU，在存儲(chǔ)類產(chǎn)品方面，兆易創(chuàng)新提供高速的 SPI NOR Flash GD25LX 系列，數(shù)據(jù)吞吐量達(dá) 400MB/s，能夠滿足快速的代碼讀取和程序啟動(dòng)需求。值得一提的是，兆易創(chuàng)新還提供高性能、集成驅(qū)動(dòng)二合一 SOC 驅(qū)動(dòng)芯片 GD30DRE508 系列，可適配機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)。

陳思偉強(qiáng)調(diào)，兆易創(chuàng)新致力于為人形機(jī)器人提供從感知、計(jì)算到存儲(chǔ)的一站式核心控制系統(tǒng)解決方案。

助力人形機(jī)器人快速落地

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程來看，2024 年是人形機(jī)器人發(fā)展的加速之年，2025 年則被視為商業(yè)化量產(chǎn)元年。GGII 在《2025 年人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書》中預(yù)測(cè)，2025 年全球人形機(jī)器人市場(chǎng)銷量有望達(dá)到 1.24 萬臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模 63.39 億元；到 2030 年，全球人形機(jī)器人市場(chǎng)銷量將接近 34 萬臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模將超過 640 億元；到 2035 年，全球人形機(jī)器人市場(chǎng)銷量將超過 500 萬臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模將超過 4000 億元。

陳思偉認(rèn)為，2025 年人形機(jī)器人將迎來規(guī)模化量產(chǎn)的關(guān)鍵拐點(diǎn)，這將推動(dòng)高精度電機(jī)控制、多模態(tài)傳感和邊緣計(jì)算芯片需求的爆發(fā)。未來，人形機(jī)器人的電機(jī)控制將朝著高精度、智能化、集成化方向發(fā)展，依賴高性能 GD32 MCU 支持先進(jìn)算法和實(shí)時(shí)響應(yīng)；傳感技術(shù)則趨向多模態(tài)融合與邊緣計(jì)算，需要低功耗、高帶寬的芯片處理多傳感器數(shù)據(jù)。同時(shí)，兆易創(chuàng)新將憑借豐富的 MCU、存儲(chǔ)芯片等產(chǎn)品線，提升算力、降低功耗并簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，推動(dòng)人形機(jī)器人核心技術(shù)的突破與規(guī)模化應(yīng)用。

作為國內(nèi)最早布局機(jī)器人行業(yè)的芯片供應(yīng)商之一，兆易創(chuàng)新憑借豐富的產(chǎn)品線組合（涵蓋 GD32 MCU、NOR Flash、利基型 DRAM、Analog 產(chǎn)品等）和深厚的技術(shù)積累，已與多家頭部機(jī)器人廠商建立深度合作。“我們將充分發(fā)揮先發(fā)優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)布局伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)控制、傳感器融合處理和功能安全認(rèn)證三大領(lǐng)域，通過高性能 AI 加速 MCU，以及完善的算法生態(tài)，為客戶提供高性價(jià)比的一站式解決方案，助力人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地。” 陳思偉最后說道。