本文來源于“電子工程專輯 EE Times China”，作者吳清珍

近些年，MCU的發展更多聚焦在高性能產品上，持續增強的物聯網節點計算能力、高效率工業控制和能量轉換以及 AI 應用對 MCU 提出的新需求。MCU行業是一個高端品牌集中度高，低端百花齊放的供應市場格局，高性能的MCU市場一直被ST、NXP、TI、Renesas 等外資企業占據了90%以上的市場份額，而國產MCU大多數聚焦家電、消費類等中低端市場，性能指標都很難對標國際品牌。在多年的市場和技術積累下，ST、NXP、TI、Renesas等廠商也已經建立了很深的護城河，尤其工業自動化、新能源和汽車電子這三大具有代表性的高端應用場景。

高性能MCU需要有更強的計算能力，更精準的控制能力以及更卓越的通訊能力。雖說市場遼闊，但這條路走得并不容易，但先楫半導體以自身實力來選擇并提前布局這個賽道。

8月16日，是先楫半導體繼HPM6700/6400、HPM6300和HPM6200三款高性能MCU發布之后，又發布一款全新產品系列——高性能運動控制微控制器 HPM5300。《電子工程專輯》在發布會之際，采訪了先楫半導體CEO 曾勁濤先生以及執行副總裁陳丹（Danny Chen）女士。

先楫半導體成立于2020年6月，總部坐落于上海市張江高科技園區，并在天津、深圳和蘇州均設立分公司。先楫的核心團隊擁有15年以上，超過20個SoC的豐富的研發及管理經驗，在成立不到三年的時間里，先后推出的數款與國際品牌對標產品系列已進入工業行業頭部優質客戶的供應商體系，實現高性能 MCU 的國產自主可控的突破。

直擊高端應用場景痛點，HPM5300系列優勢在哪？

HPM5300系列是一款高性能RISC-V內核通用微控制器，產品面向工業自動化、新能源及汽車電子這三大熱門應用領域。回顧先楫半導體此前推出的產品系列，HPM6700/6400可以幫助工業自動化客戶實現驅控一體化設計，HPM 6200可以幫助新能源客戶實現電源的數字化控制，HPM 6300可以幫助汽車客戶實現車身網絡、傳感器融合等。

此次發布的HPM5300系列可在工業自動化中的編碼器和伺服驅動器，新能源中的微型逆變器，汽車電子中的IMU、ECU 和汽車座椅門控模塊等場景應用。該產品系列可提供-40~105℃ Ta滿足工業級和車規級的環境溫度選項。

多樣封裝也是HPM5300系列此次的亮點之一。除此之外，該產品與國際大廠相比還有哪些優勢亮點？匯總如下：

1. 性能優勢：480MHz RISC-V CPU ，計算性能達到國際主流高性能 MCU 水平。

2. 高集成度：內置288KB SRAM 和 1MB Flash ，為先楫半導體第一款全系列集成Flash的產品。

3. 多樣封裝，簡單易用：提供了 100 LQFP，64 LQFP和 48 QFN 三種封裝，開發人員可以在面積有限的 2 層 PCB 上完成系統設計。

（圖：先楫半導體活動現場展示HPM5300系列MCU的48 QFN封裝尺寸，與常規鋼筆對比其大小。圖攝，電子工程專輯。）

4. 先楫獨有自主知識產權的高性能位置傳感器系統：可以支持主流各種運動傳感器輸入，包括光電式、磁感應和旋轉變壓器，同時提供靈活的編碼器輸入輸出，兼容總線型、模擬類和脈沖型，匹配增量和絕對編碼器各種輸入輸出信號形式，信號轉化靈活、效率高。HPM5300系列可支持市面上主流的各類型編碼器通訊協議，如多摩川，BISSC、ENDAT、HIPERFACE 等。

5. 豐富通訊接口：USB OTG內置高速PHY，4個CAN FD，4個LIN，以及眾多的 UART/SPI/I2C。

6. 高性能模擬外設，包括2個16位高精度高速ADC，2個集成運算放大器，2個模擬比較器和2個12位DAC。

先楫半導體針對HPM 5300同步推出了完整的軟硬件開發工具，包括：

1、HPM5300評估套件：HPM5300EVK ，可供用戶評估測試HPM5300高性能MCU的各種功能，如各類USB、CAN、LIN 等通訊接口，16 位 ADC ，編碼器/傳感器接口和電機控制等。

2、HPM SDK ：基于BSD 許可證的 SDK ，包含了底層驅動、中間件和 RTOS ，如TinyUSB/FreeRTOS 等。

3、IO配置工具HPM PINMUX Tool 和量產燒錄工具 HPM manufacture tools 等。

4、集成開發環境：用戶可免費商用 Segger Embedded Studio 、IAR Embedded Workbench for RISC V 也即將就緒。

5、基于 HPM5300的各類解決方案，如位置傳感器方案，微型逆變器方案，電機控制方案等。

汽車電子是先楫半導體關注的主要市場之一，HPM5300系列產品的AEC-Q100 G1的相關測試正在進行中，預計Q4 量產。

今年6月，國際獨立第三方檢測、檢驗和認證機構德國萊茵TüV集團授予先楫半導體ISO 26262 ASILD和IEC 61508 SIL3功能安全管理體系認證證書，也是國內首家擁有雙認證的公司。先楫半導體后續也將推出帶有SIL-3 和ASIL-D 認證的MCU產品。

先楫聚焦高性能運動控制MCU

隨著工業智能化、機器人的普及，據第三方報告預測，到 2025 年，全球運動控制市場將達到 450億美元，如果考慮到將來人形機器人、協同機械臂、機器狗等在我們生活中的應用滲透率加深，如果按每一個機器人至少需要十幾個關節電機來計算，這個市場必將迎來井噴式增長。

“先楫半導體從成立來一直為工業自動化、新能源、汽車行業提供產品和解決方案，因為我們認為這些市場在未來的數十年將保持高速增長。先楫高性能 MCU 就是要幫助行業客戶提升他們的產品的性能和質量，縮短產品開發周期，在這個欣欣向榮的藍海市場占領更多的市場份額。從我們推出的 HPM6700、HPM6300到 HPM6200，加上今天的 HPM5300系列產品就能看出，運動控制確實是先楫半導體主攻方向之一。”先楫半導體CEO 曾勁濤先生表示。

“本次發布的產品HPM5300，具有非常獨創性的、貼近客戶實際應用的新功能和資源比如先楫的HPM5300的 QEO 是一個正交編碼器輸出模塊，能輕松的將編碼器輸入的信號同步發送出去，不管是脈沖輸入、總線輸入、模擬量輸入的信號，都可以實時輸出（可以幫客戶省去一個 CPLD 或 FPGA 從而達到系統降本和性能提升）。先楫半導體是希望通過持續創新、賦能客戶在運動控制市場占領市場的。”

先楫半導體在HPM5300 MCU 上部署了全新設計的精確位置傳感器系統，運動控制一般是光電式，磁感應，旋轉變壓器等多種位置傳感器并存。上文闡述HPM5300亮點時，提到先楫半導體的獨有自主知識產權的高性能位置傳感器系統是其優勢之一，這也是該公司對工業自動化和運動控制市場的深刻理解。

除此之外，未來AI在工業、新能源、汽車市場的實際應用場景落地也將會加速，MCU與AI的結合將是必然。比如采集電機的振動和電流信號并進行 AI 計算分析，可以實現電機健康狀態的判斷，決定是否需要進行維護，這就是電機的預維護功能。

AI對MCU的要求也非常高，需要MCU具備高算力、高性能 ADC 等模擬資源，還得實現以太網、無線網絡等連接功能。先楫半導體在高算力方面提前布局投入，比如SDK 里面已經開源了人臉識別、分類等典型的應用方案，目前關注的場景集中在工業、新能源和汽車應用上，如電弧信號的檢測、制造行業的缺陷檢測、電機預維護、掌紋辨識，人臉識別等。由于 AI 應用落地需要大量的數據樣本采集、標定、模型的優化等復雜過程，所以每個案例都需要根據需求進行特定的學習和優化。

對RISC-V的看法及展望

RISC-V的生態發展一直備受關注，尤其在國內市場也一直將芯片生態聚焦在RISC-V架構上，但目前RISC-V架構在場景應用的落地上究竟該如何看待？

RISC-V指令集架構主要發明人、RISC-V國際基金會主席和SiFive共同創辦人兼首席架構師Krste Asanovi?教授分享過一組數據，他指出，“預計到2025年，RISC-V內核數將增至800億顆。憑借更好的處理器和生態系統，RISC-V架構將有望在未來兩到三年內超越傳統架構。”

中國工程院院士倪光南很早前就呼吁：“要把主要精力放在對RISC-V架構的研發上！”

先楫半導體也注重其生態的開發和用戶的使用體驗，比如先楫是第一家給客戶提供免費的 Segger 開發環境的公司，也是世界知名的 IAR 公司在高性能RISC-V 上支持的第 1 個品牌。

RISC V 在市場上發展的時機是否已經成熟？

從先楫半導體的產品應用來看，先楫半導體執行副總裁陳丹認為，“從我們推出先楫的產品到現在，中國市場及客戶對我們這種高性能RISC-VMCU的接受程度也是很高的。先楫半導體還推出了自己研制的各種開發工具，比如pinmux tool, manufacturing tool, 可控模塊編程工具等，目的也是為客戶開發基于先楫 MCU 的產品和方案提供便利。先楫支持 6 種以上的實時操作系統，提供非常豐富的軟件中間件和應用軟件庫（例如馬達、逆變等）。同時，所有的資料庫都透明和開源，從規格書、硬件設計、應用指南到軟件例程都放在官網上供客戶下載。先楫半導體在公眾號、論壇、視頻號、開發者活動及校園計劃等等一系列全方位的生態建設中發力，也是為了讓更多的開發者了解和使用先楫高性能 MCU，實現從量變到質變的過程。”