經歷了數十年的設計創新和工藝突破，MCU已經在低成本、低功耗、高處理效率和高性能等特性方向有了長足的進步。隨著汽車電動化、工業4.0、邊緣AI等新興應用的發展，產業轉型升級機遇涌現，追求更高性能的MCU已成為行業趨勢。

行業研究機構Omdia預測，全球MCU市場在2022年達到269億美元的市值，并在之后的五年以4.9%的年復合增長率持續上升。從出貨量預測中也可以看出，從2022年到2027年，全球MCU出貨量將維持在2.9%的年復合增長率。

全球MCU出貨量預測?

(數據來源：Omdia Market Tracker 2022)

其中32位MCU占據了重要的出貨比例，市場份額持續提升。而32位超高性能MCU貢獻了主要增量，尤其當通信、消費電子、工控、汽車等行業紛紛將AI集成到產品中后，高計算速率和復雜AI算法需求進一步推動半導體廠商布局超高性能產品線，從而加快端側AI的普及。

兆易創新作為中國32位通用微控制器領域的領跑者，最新推出的GD32H7系列MCU補全了中國超高性能MCU拼圖上的空缺。電子發燒友網采訪了兆易創新產品市場總監金光一先生，深入了解GD32H7系列新品的市場優勢、目標應用以及開發生態布局。

1GD32H7一騎絕塵的性能

GD32H7系列MCU采用基于Armv7E-M架構的600MHz Arm Cortex-M7內核，憑借雙發射6級流水線架構，以及支持高帶寬的AXI和AHB總線接口，可以獲得更高的主頻及處理性能，達到1552 DMIPS和2888 CoreMarks的優異結果。對比其他內核產品，GD32H7性能大幅提升，能夠支持高級DSP、邊緣AI等高算力應用。

金總介紹，大多數基于Cortex-M4的代碼都可以直接運行在Cortex-M7上，從而支持無縫切換。但是，為了充分利用內核性能差異來實現最佳的優化，軟件需要重新編譯，并且在許多情況下，軟件也需要一些小的升級，以便充分利用像Cache/TCM這樣的新功能。

GD32 系列產品性能對比

GD32H7配備了高達4MB的片上Flash和1MB的SRAM，支持大容量代碼存儲。獨有的TCM存儲器和L1高速緩存也大大提高了內外部存儲器的訪問效率。其中，512KB超大緊耦合內存TCM，可自由配置為I-TCM或D-TCM。用來放置想要加速的程序和數據，實現零等待運行，提高系統的性能。還集成了64KB的L1-Cache（I-Cache，D-Cache）高速緩存，其存儲速度接近CPU核的工作速度，解決了CPU和內存速度差距過大的問題，為運行復雜操作系統及高級算法提供了充足支持。

GD32H7提供了多種安全加密功能，包括DES、三重DES、AES算法及哈希算法，集成的RTDEC模塊，還可以保護連接到AXI或AHB總線的外部存儲器的數據安全，防止在工廠和現場的通信過程中受到的威脅，確保物聯網硬件數據安全。

相較現有的高性能產品，GD32H7的外設資源大幅擴容，模擬性能也得到空前提升。片上集成了2個14位ADC采樣速率高達4MSPS，1個12位ADC采樣速率高達5.3MSPS，在電機控制、光伏儲能等應用中可提供高精度采樣率和快速響應。3個CAN-FD接口和2個以太網控制器也為工業網卡、變頻器、伺服器提供了很好的優勢。

金總介紹，GD32H7規劃了GD32H737/757/759三個全新系列，來滿足差異化開發需求。

GD32H737系列

支持3路CAN 2.0B

提供BGA176和LQFP176/144/100四種封裝

GD32H757系列

支持3路高速CAN-FD

提供BGA100和LQFP144/100三種封裝

GD32H759系列

支持3路高速CAN-FD

提供BGA176和LQFP176兩種多引腳封裝

GD32H737/757/759 接口資源

2享受超高性能MCU“紅利”的應用生態

GD32H7發布之際，兆易創新就已經為開發生態做了充足準備。自研的GD32 Eclipse IDE、GD32 All-In-One Programmer，及Arm KEIL、IAR、SEGGER等主流嵌入式開發工具均已適配。除此之外，針對高端應用場景，GD32正在聯合第三方提供更多的算法及中間件資源，包括信號處理、電機控制、圖形顯示(GUI)、語音識別和邊緣AI代碼等。與新品同步面市的還有多種開發板卡和學習套件，旨在借助這些生態資源進一步降低超高性能MCU的普及門檻，讓應用開發更加唾手可得。

GD32H759I-EVAL全功能評估板

談到與現有產品的定位區別，金總表示，GD32H7為更多高端需求提供開發利器，覆蓋更多目標市場和應用場景。

無人機

無人機和云臺等應用往更復雜精密的電機控制發展，也對MCU的性能提出了相對較高的要求。從這幾年推出的無人機產品表面參數來看，越來越多的廠商開始在無人機的成像性能和感知性能上發力。MCU在雙向通信的同時，需要處理更為復雜的姿態算法，實現電機的精確控制以保證無人機的穩定運行。

MCU的處理性能足夠強才能滿足高端無人機IMU模塊的數據處理需求，并實現靈活的控制響應。比如測繪型無人機需要用到RTK高精度定位技術，引入更多相位數據的同時，也對實時姿態解算提出了更高的要求。

GD32H7憑借600MHz的主頻，超高的計算性能使其可作為大型無人機的主控。無論是512KB的超大緊耦合內存，還是64KB的L1-Cache高速緩存，都保證了關鍵指令的實時執行和更高的處理器效率。而內置的濾波算法加速器FAC，則為無人機姿態解算常見的濾波算法提供了更高效和實時的數據處理能力。對于設計面積要求苛刻的無人機產品來說，GD32H7也提供了多種封裝選擇，客戶可根據資源需求靈活選取。

人機界面 (HMI)

隨著顯示技術的迅速迭代，智能家電、智能家居以及智慧城市等多種應用都開始引入智能化的HMI。語音、手勢、觸摸等多元化人機交互場景的出現，也推動新一代IoT產品中的MCU加速升級。

當前HMI對顯示效果的追求越來越高，需要渲染成更高的分辨率、更高的色深，從而占用更多RAM空間。在人臉識別、手勢識別以及語音控制等多樣化的交互方式下，定制化的需求也在不斷涌現，更多的GUI、矢量圖形和視覺效果逐步加入到HMI界面中，對MCU的圖形性能要求提出了前所未有的挑戰。

GD32H7芯片內置了TFT LCD液晶驅動器，憑借1MB的SRAM容量，可以勝任更高分辨率在渲染和數組傳輸上的高內存要求。與此同時，GD32H7集成了圖形處理加速器IPA，支持2D圖像疊加、旋轉、縮放和多種顏色格式轉換等功能，可以滿足高級GUI的需求，實現可定制的智能HMI。

數字化能源

“光儲充”一體化模式在數字電源領域持續火爆，也是數字信息技術、人工智能(AI)和光伏技術相融合的典型場景。作為逆變器核心元件的MCU已成為發揮系統最大效率的關鍵。光伏逆變器需要將光伏太陽能板產生的可變直流電壓，轉換為市電頻率的交流電，從而回饋給商用輸電系統。在這個過程中，為進一步提升硬件效率，提高采樣電路的精度至關重要。

GD32H7作為主控MCU可提供豐富的外設資源，包括4個32位通用定時器、12個16位定時器、4個64位/32位基本定時器、2個PWM高級定時器，以及2個采樣速率高達4MSPS的14位ADC和1個采樣速率高達5.3MSPS的12位ADC，精準生成PWM信號，既保證了采樣電路的高精度與高效率，又滿足了逆變器的復雜控制需求。

而儲能逆變器為了實現電能的雙向轉換與流動，同樣需要利用復雜算法實現恒流、恒壓等控制，保證電網安全有效地運行，這也對主控MCU內核的計算性能及硬件加速配置都提出了較高要求。

GD32H7的主頻高達600MHz，且內置了獨立的DSP硬件加速器和雙精度浮點單元，以及TMU、FAC等硬件算法加速器，在滿足逆變器常見FFT、FIR等算法高效運行的同時，減輕了內核負擔。而對于近年增長勢頭明顯的微型逆變器，以及單向并網光伏逆變器來說，之前主要采用DSP來實現正弦波逆變器控制，如今在供貨保障和降本增效的需求下，不少逆變器廠商開始采用高性能MCU替代DSP，GD32H7系列MCU就提供了絕佳選擇。

邊緣AI

從近年興起的嵌入式智能應用中可以看出，傳統通用MCU難以滿足邊緣AI日漸增長的算力要求。為了將更多的輕量級AI算法集成在嵌入式應用中，MCU必須從主頻、存儲空間和加速器都做到質的提升，而GD32H7恰好提供了這些硬件資源支撐。

從性能來看，GD32H7的600MHz主頻可以保證在無需集成額外的硬件NPU的前提下，滿足邊緣側的AI算力要求。即便運行在非最大主頻下，仍可保證AI算法的精度。得益于先進的制造工藝，GD32H7集成了更多的硬件資源，包括硬件DSP、雙精度浮點FPU、三角函數TMU和濾波算法FAC等，這些硬件資源對于圖像處理等AI負載來說至關重要。

在內存容量上，由于占用的資源和算力要求過高，常見的MobileNet或YOLO無法運行在MCU上。Edge Impulse為邊緣AI專門優化了FOMO機器學習物體檢測算法，在算力和內存需求上只有其它算法的1/30。FOMO有很強的可伸縮性，支持在Cortex-M7內核的MCU上運行，物體檢測效率為30fps，并需要至少100KB的緩存空間。只要物體的尺寸類似而且互不重疊，FOMO可以高效地統計大量小物體。例如通過調高輸入的分辨率獲得更高的粒度和更多的細節，能夠快速清點攝像頭視野內的蜜蜂數量。GD32H7配備的4MB Flash及1MB SRAM大容量內存足以勝任這類負載，進一步簡化硬件成本，為嵌入式設備提供更多高級視覺功能。

同樣可以從中受益的工業AI應用還有預測性維護，基于傳感器狀態監視、異常檢測等算法，將預測模型集成到其中。例如在前面提到的數字能源應用中，基于AI技術的智能拉弧檢測，能夠提前預判電弧的產生，并有效切斷并網開關，消除電弧，防患于未然。機器學習(ML)的智能化引入，使光伏逆變器不斷累積檢測出電弧的特征參數，從而優化和提高識別電弧的能力，更精準可靠地檢測出真實電弧，保障變電安全。

隨著TinyML技術的發展，未來會有更多ML模型能在小內存的MCU上運行，而更大的內存和算力則意味著更高的精度和效率。GD32H7配備了64KB L1高速緩存和512KB TCM超大可配置零等待空間，在支持輕量級AI算法提升工業應用智能化水平的同時，也能兼顧低延遲的實時處理和更精確的控制。

3GD32H7的象征意義

MCU是一個相當細分的賽道，廠商對高性能與低功耗的追求尚未止步。而超高性能MCU的目標應用尚屬藍海市場，兆易創新憑借GD32H7搶占先機，進一步加速對高端智能化應用領域的滲透。

GD32H7的面市對于MCU市場有著深遠的意義：作為中國首款M7內核的旗艦級MCU產品，以極具競爭力的性價比優勢持續鞏固兆易創新的市場領先地位。GD32H7為高端需求提供更豐富的開發選擇，支持復雜運算、AI和多媒體技術等創新場景，全面推進MCU在前沿領域的應用和普及。

——兆易創新產品市場總監 金光一

金總還表示，兆易創新正在積極布局雙核及多核處理器架構，這類超高性能MCU產品未來將進一步拉動AI在邊緣側設備的覆蓋率。此外，未來產品還將集成TrustZone、Lockstep等安全技術，滿足更多高級應用的安全性要求。

以GD32H7為代表的超高性能MCU將弱化MCU與MPU的傳統邊界，激發更多市場潛力。兆易創新攜新品加入賽道，以一如既往的高品質為邊緣AI、光伏儲能、智能HMI等應用的飛速發展獻力。GD32H7不僅僅只是市場多樣化的一環，也是一個里程碑式的產品，昭示著中國MCU已正式邁入超高性能時代。

審核編輯：湯梓紅