MCU器件中国市场的发展如何？国产高性能RISC-V MCU介绍

发布时间：2023-08-3 阅读量：2657 来源: 我爱方案网作者: bebop

MCU芯片是工控领域的核心部件，能实现数据收集、处理、传输及控制功能，下游应用包括自动化控制、电机控制、工业机器人、仪器仪表类应用等。

MCU芯片应用于众多工业领域，大多数情况下4位MCU应用于计算器、汽车仪表、汽车防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、液晶显示控制器、液晶游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压仪、温湿度计、遥控器和傻瓜照相机等；8位MCU应用于电表、电机控制器、电动玩具机、变频冷气机、呼叫器等等。其中，8位、16位单片机主要应用于一般的控制领域，一般不用操作系统。而16位MCU主要应用于行动电话、数码相机和摄录机等。

大多数32位MCU应用于Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub.Bridge、Router.工作站、ISDN电话、激光打印机及彩色传真机；通常使用64位嵌入式操作系统进行网络操作、多媒体处理等复杂处理的情况。工控的主要应用场景——工业机器人为例，为了实现工业机器人所需的复杂运动，需要对电机的位置、方向、速度和扭矩进行高精度控制，而MCU则可以执行电机控制所需的复杂、高速运算。

工业4.0时代下工业控制市场前景广阔，催涨MCU需求。

根据Prismark统计，2019年全球工业控制的市场规模为2310亿美元，预计至2023年全球工业控制的市场规模将达到2600亿美元，年复合增长率约为3%。据悉，2020年中国工业控制市场规模达到2321亿元，同比增长13.1%。2021年市场规模达到2600亿元。

随着中国智能制造的稳步推进，MCU规模持续提升，带来更大的市场增量。截至2021年，工控对MCU产品需求规模达到26亿元，预计至2026年，工业控制MCU市场规模达约35亿元。

工控MCU芯片的应用场景

工控典型应用场景之一：通用变频器/伺服驱动通用MCU/DSP可以搭配FPGA、预驱和IGBT，实现伺服电机驱动等功能。根据电机控制精度的不同要求，对MCU资源要求有所不同。通用变频市场规模近 560 亿元，同比增长 7%。

工控典型应用场景之二：伺服控制系统通用MCU/DSP可以搭配FPGA，实现伺服控制功能。通用伺服控制市场规模近233 亿元，同比增长 35%。

工控典型应用场景之三：PLC通用MCU可以应用于可编程逻辑控制器（PLC），用于控制生产过程。PLC 市场规模近 158 亿元，同比增长 21%；中国工业控制MCU市场体量为26亿元，属利基市场。在消费电子市场调整回落的时间段内，与汽车电子、医疗板块共同成为MCU市场增长驱动力，这三块领域也是未来各大MCU厂商争夺的主阵地之一。

接下来就由我爱方案网为大家分享先楫半导体的几款高性能工控RISC-V MCU芯片。

HPM6700/6400系列芯片

HPM6700/6400 系列产品是先楫半导体推出的高性能高实时 RISC-V MCU 旗舰产品，目前已经量产。与国际竞品相比，HPM6700系列芯片单核运行主频即可达到惊人的816MHz，在CoreMark跑分测试中，HPM6700获得了9220的高分，成功刷新了国际MCU领域的性能记录。

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在具体性能方面，HPM6700/6400系列芯片采用RISC-V 内核，支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展，主频频率创下了MCU 性能新纪录，是目前市场上高性能MCU的理想之选。此外，该系列芯片还配置了高效 L1 缓存和本地存储器，加上 2MB 内置通用SRAM，极大避免了低速外部存储器引发的性能损失。

HPM6700/6400系列芯片还拥有强大的多媒体支持能力和丰富外设接口，其适配的LCD显示控制器可支持高达1366x768 60fps的八图层RGB显示支持，支持图形加速功能，可支持双千兆以太网，IEEE1588，双目摄像头。并具有4个独立的pwm模块，每个模块可生成8通道互补PWM，及16通道普通PWM、3 个 12 位高速 ADC 5MSPS、1 个 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 个模拟比较器等多个接口。

在安全性方面，HPM6700/6400系列芯片集成了 AES-128/256, SHA-1/256 加速引擎，支持固件软件签名认证、加密启动和加密执行。

HPM6300系列

先楫半导体推出的HPM6300全系列产品采用晶心Andes D45 RISC-V内核，支持双精度浮点运算。模拟模块包括16bit-ADC，12-bit DAC和模拟比较器，配以多组纳秒级高分辨率PWM，为马达控制和数字电源应用提供强大硬件支持；通讯接口包括了实时以太网，支持IEEE1588，内置PHY的高速USB，多路CAN-FD及丰富的UART，SPI，I2C等接口。（已量产）

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HPM6300的主频达到648MHz, 并具有FFA协处理器，能实现FFT/FIR快速计算，具备3个16位的ADC、10/100M以太网等，适合工业自动化、电网等行业应用，如工业自动化领域的伺服驱动器、PLC、工业控制器，电网的DTU、断路器等产品。

不仅在性能方面表现优异，HPM6300同时也是一款高性价比的产品，其高实时性、互联性、16位ADC的特性，一经推出就获得了自动化、电网、新能源客户的认可。目前已在行业头部客户中导入产品设计，在FFT、AI推理性能上超越了传统的DSP。

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、单芯片多轴控制等。

另外，HPM6300系列在功耗上进行了深度优化，对于电源管理域进行了更加精细的划分，实现了低至1.5uA的待机功耗，及低至40mA的运行功耗（全速运行coremark，外设时钟关闭），皆低于市场上同类国际品牌的功耗。

HPM6200系列

HPM6200是先楫半导体推出的高性能、高实时、高精度混合信号的通用微控制器系列，为精准控制而生，主要应用领域包括新能源，储能，电动汽车，工业自动化等。（2023Q1量产）

与国际品牌T公司C2000相比，先楫半导体HPM6200系列CPU性能实现了超越。HPM6200主频600MHz，而C2000在200MHz以内；

对比国际品牌S公司的G4系列，HPM6200系列在CPU性能、16位ADC、PLA等性能和功能上实现超越。

性能方面，HPM6200系列芯片主频达到600MHz，是RISC-V 单双核处理器，带有FPU和DSP，内置4 组8通道增强型 PWM 控制器（8ch/组），提升了系统控制精度，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。同时配备了可编程逻辑阵列 PLA， 3 个 2MSPS 16 位高精度 ADC， 16个模拟输入通道以及4 个模拟比较器和 2 个 1MSPS 12 位 DAC。

此外，HPM6200系列还具备多种通讯接口：1 个内置 PHY 的高速 USB，多达4路CAN-FD， 4 路 LIN 及丰富的 UART、 SPI、I2C 等。

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