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瞄准精准控制,国产高性能RISC-V MCU缓解“卡脖子”焦虑

继HPM6700、HPM6400和HPM6300系列之后,成立于2020年8月的先楫半导体日前再度推出了“为精准控制而生”的第四款系列产品HPM6200,进一步完善了公司在新能源、储能、电动汽车和工业自动化等应用领域的布局。

作为当今最受关注的技术之一,RISC-V技术完善度越来越高,生态多样性越来越得到体现,参与者越来越多。最新的统计数据显示,截至2022年底,RISC-V处理器在IoT的应用规模超100亿,用12年的时间完成了走出校园到量产100亿颗初级阶段。Semico Research预计,到2025年,全球将有624亿颗RISC-V架构的处理器内核。vmDesmc

更为重要的是,中国公司的出货量占据了约50%的份额,在技术和应用上的贡献度越来越高。这其中,成立于2020年8月的先楫半导体就是不可忽视的“玩家”之一。vmDesmc

日前,继HPM6700、HPM6400和HPM6300系列之后,该公司再度推出了“为精准控制而生”的第四款系列产品HPM6200,进一步完善了先楫产品在新能源、储能、电动汽车和工业自动化等应用领域的布局。vmDesmc

“虽然产品序号是递减的,但我们不是在做减法。每一代产品都在针对一些特别的应用,或者是针对市场上一些具有统治地位的竞争对手的产品。”先楫半导体CEO曾劲涛在接受媒体采访时强调说,vmDesmc

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先楫半导体CEO曾劲涛vmDesmc

揭开HPM6200的神秘面纱

全新的HPM6200系列共有12种产品型号,包括单核和双核产品,提供144 LQFP及 117 BGA两种封装(与已量产的HPM6300系列管脚完全兼容),有内置闪存(4MB)和无内置闪存选项。HPM6200全线产品通过AEC-Q100 认证,工作温度范围在-40-125℃。vmDesmc

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CPU性能方面,HPM6200采用了RISC-V双核架构,支持双精度浮点运算及强大的DSP扩展,主频达到600MHz,性能达到6780 CoreMark和3420 DMIPS,可在1us内完成基于矢量控制的电流控制环路运算。vmDesmc

但MCU不只是要求CPU性能高,还需要强大的外设来完成整个系统的控制。为此,在配置的4 组8通道增强型PWM控制器中,有2组高分辨率PWM调制精度高达100ps,这也是目前世界上最高精度的PWM。不但提升了系统控制精度,还可实现单芯片控制多轴电机或者单芯片实现复杂拓扑的数字电源。vmDesmc

HPM6200还拥有2个可编程逻辑阵列PLA和Σ∆数字滤波SDM,前者可灵活实现组合逻辑和时序逻辑器件互联,在芯片内实现用户独有的功能电路设计;后者包含SINC数字滤波器,可外接4路Σ∆调制器,实现带隔离的高精度电流和电压信号采集。vmDesmc

同时,HPM6200还内置3个2MSPS 16位高精度ADC(配置为12位精度时转换率可达4MSPS,多达24 个模拟输入通道;4个模拟比较器和2个1MSPS 12位DAC),支持多种通讯接口(1个内置PHY高速USB,多达4路CAN-FD,4路LIN及丰富的 UART、SPI、I2C等),vmDesmc

值得关注的是,HPM6200在内部配置了32KB高速缓存(I/D Cache)和双核共高达512KB的零等待指令和数据本地存储器(ILM/DLM),加上256KB通用SRAM,极大避免了低速外部存储器引发的性能损失。vmDesmc

对此,曾劲涛回应称,芯片内部配置缓存和大容量的是高性能MCU的趋势,从ST、NXP、TI的产品中都能看得出来,这样设计的好处是可以打破“内城墙”的限制,提高产品的性价比。首先,客户可以根据实际应用,将实时性要求高的代码复制进内部SRAM或者ILM中运行,访问速度最高可以达到800MHz;另一方面,这样的设计还可以让客户自由选择外置Flash的容量、品牌等,提高设计的扩展性和兼容性,并可达到更高性价比的目的。vmDesmc

为何选择精准控制?

之所以要推出这样一款高性能、高实时、高精度混合信号的通用微控制器,曾劲涛表示,主要是因为在目前的工业和汽车行业中,数字电源和高性能电机控制领域的高端控制器芯片长期被国外品牌所垄断。而且,此类控制器既涉及到传统的电机电源等工控应用,也涉及到新兴的机器人、新能源及汽车等应用,对中国的工业和经济发展有着实实在在的“掐脖子”威胁。 vmDesmc

“国外大厂在新能源、储能等领域经过多年的积累,在软硬件领域都筑起了很高的壁垒。我们推出HPM6200系列的目的,就是希望能在新能源和储能这些新兴应用的高性能控制上有所突破,在一些卡脖子的市场,替换部分国外公司的产品。”曾劲涛强调说,HPM6200系列基于先楫团队多年的产品和应用经验积累,从IP设计、架构到软件均经过优化,是一款拥有完全自主产权的高性能MCU产品。vmDesmc

在工业领域,电机驱动是整个自动化的基础应用,如用于CNC机床、机器人的伺服驱动器,用于新能源汽车的主驱、压缩机驱动等。由于这些行业本身的发展和需求增加,对MCU提出了更高的要求,如高算力、高实时性、16位ADC、Ʃ-Δ滤波、单芯片多轴控制等,而这些需求在HPM6200上都能得到很好的满足。vmDesmc

除工业外,储能、数字电源同样是先楫半导体最为聚焦的市场之一。先楫半导体销售副总裁陈丹指出,无论是储能、光伏逆变还是车载OBC,数字电源应用对MCU的实时性有很大的要求,不仅需要高主频,还需要强大的模拟能力,例如高速高精度ADC、高性能PWM、比较器等,HPM6200也同样能够满足。vmDesmc

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先楫半导体销售副总裁陈丹vmDesmc

生态的竞争

但只拥有好的产品是远远不够的,没有生态系统的支持,一切都将如“水中花,镜中月”,先楫半导体显然也明白这个道理。 vmDesmc

“从公司成立伊始,我们就意识到现在的MCU竞争其实是生态的竞争,所以我们将生态建设放在很高的优先级。”据曾劲涛透露,先楫半导体是国内第一家买断SEGGER商用IDE的MCU公司,不但为广大的开发者提供免费的商用开发环境,更可以确保客户可以从IDE到SDK获得一站式正版软件支持。vmDesmc

资料显示,HPM6200沿用并扩展了先楫半导体已有的生态系统,包括全免费的商用集成开发环境SEGGER Embedded Studio,以及基于BSD许可证的SDK,其中包含了底层驱动、中间件和RTOS,例如流行的开源项目lwIP、TinyUSB、CherryUSB、FreeRTOS、tensorflow lite for MCU以及完全自主研发的高性能电机控制库等。vmDesmc

在操作系统方面,先楫半导体适配了FreeRTOS、RT-Thread、Zephyr、Open Harmony等流行的系统,方便工程师二次开发。vmDesmc

硬件方面,HPM6200提供一款性价比极高的EVK。EVK带板载调试接口,客户可直接调试,并支持ART-PI接口及先楫电机通用接口,以方便客户扩展应用和移植方案。vmDesmc

同时,先楫半导体还组建了包括DFAE,FAE、AE、软件团队在内的强大的技术支持梯队,和超过700多人的开发者交流群、24小时内回复的官网技术论坛等在线交流渠道,并定期举行开发者大会、城市技术交流日、技术宣讲直播等活动,在帮助客户、开发者快速完成产品的开发、跨平台软硬件移植等工作的同时,还与代理商、方案商、行业合作伙伴等在内的众多线下合作伙伴建立了紧密的合作。vmDesmc

“我们并没有去走pin-to-pin替代等常规的国产化道路,而是选择了做有自己特色MCU的道路,坚持用产品、方案、服务的价值打动客户。”曾劲涛说,得益于强大的研发和市场团队,公司能够清晰的知道客户的真正需求,能快速的设计、迭代出客户想要的芯片,国产自主可控就是自己的突破口。vmDesmc

根据规划,先楫半导体将会从今年Q2季度开始,陆续推出包括高性价比、支持TSN/Ether CAT网络,以及完全符合功能安全ASIL-B/D在内的多款产品。vmDesmc

3月30日,AspenCore将在上海举办国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shanghai 2023),同期举办的“MCU技术与应用论坛”邀请到国内外多家优秀MCU设计和系统方案商,欢迎感兴趣的朋友到场交流。点击或扫码报名:https://m.zhundao.net/event/342548?track=0135vmDesmc

责编:Lefeng.shao
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邵乐峰
ASPENCORE中国区首席分析师。
MCU
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