電子發燒友網報道（文/吳子鵬）隨著終端設備對效率和功率密度的要求越來越高，專門用于實時控制的MCU成為打造方案的首選。和普通MCU相比，實時MCU在性能、浮點運算、計算加速、存儲讀取等方面得到了專門的優化，在實時控制方面優勢明顯，有助于打造高效率、高功率密度的終端方案。

根據市調機構Yole Group的統計數據，2023年全球MCU市場規模為282億美元，預計到2029年將達到388億美元，其間年復合增長率為5.5％。在蓬勃發展的市場里，實時MCU的用量也在快速提升。為了幫助泛能源和汽車領域更好地打造實時控制應用，高性能高可靠性模擬及混合信號芯片公司納芯微聯合芯弦半導體（ChipSine）近日推出NS800RT系列實時MCU，通過算力、存儲、外設等方面的全面增強，將實時MCU帶入一個新高度。

全球MCU市場規模，圖源：Yole Group

實時MCU的發展現狀、應用

為了提升實時控制性能，實時MCU相較于普通MCU各方面的能力都得到了顯著增強，以在定義的時間窗口內完成閉環系統的實時控制。一般而言，實時控制閉環系統主要包含收集、控制和驅動三部分。收集是指MCU獲取電壓、電流、電機轉速或溫度等系統數據；控制是指MCU基于采集到的數據在極短的時間內生成控制指令并發布；驅動則是功率器件系統根據控制指令快速調整驅動方式。

那么這個極短的時間是什么概念呢？一般是指毫秒級、微秒級、納秒級，甚至是皮秒級（萬億分之一秒）。納芯微聯合芯弦最新推出的NS800RT系列便能夠幫助終端設備實現皮秒級的脈寬調制（PWM）控制。

當前，實時MCU的主要市場份額依然掌握在國際廠商手中，尤其是德州儀器的C2000系列實時MCU，在這一細分市場是絕對強勢的產品。不過，近一段時間以來，終端用戶在打造設備時出于對精準控制、效率和功率密度等方面的考慮，對實時MCU的需求越來越大，國產廠商也陸續推出了對標國際廠商的實時MCU，并逐步獲得終端客戶的認可。

對于國產廠商而言，要想取得市場成功，就要精準契合用戶需求。納芯微MCU市場總監宋昆鵬表示，“當我們開始定義NS800RT系列時，走訪了大量的客戶，挖掘出了客戶真正的痛點，其中很突出的一點就是資源不足，包括ADC和存儲資源不足，PWM通道數不夠等。所以，NS800RT系列在產品定義時相較于當時市面上的實時MCU有著巨大的性能提升，和現階段國際廠商最新推出的實時MCU相比也具有一定的優勢。”

納芯微MCU市場總監宋昆鵬

從市場空間來看，國產芯片公司入局實時MCU市場有著良好的發展前景。首先，相對而言實時MCU具有一定的技術門檻，可以避開國產MCU過度內卷的紅海市場；其次，國產實時MCU有著巨大的替代市場空間，如宋昆鵬所言，納芯微的存量客戶很多都有實時MCU的升級和迭代需求；第三是實時MCU未來增量空間巨大，傳統工業升級，汽車智能化/電動化升級，以及泛能源市場都需要用到實時MCU。

以汽車市場為例，新能源汽車是電動化和智能化升級的代表作。乘聯會方面的數據顯示，2024年1-10月國內新能源乘用車市場零售銷量達到832.7萬輛，同比大幅增長39.8%。而在新能源汽車的OBC、熱管理和動力總成等方面，很多系統核心都是實時MCU。

NS800RT系列重新定義實時MCU

綜上所述，作為一款資源全面升級的實時MCU，納芯微聯合芯弦此刻推出的NS800RT系列可謂是恰逢其時。宋昆鵬指出，縱觀國內MCU市場，內卷主要集中在中低端市場，高端市場依然牢牢把控在國際廠商手中。具體到NS800RT系列的性能水平和目標市場，目前首發的NS800RT5039、NS800RT5049和NS800RT3025對應的是C2000產品的中端算力的產品。同時，作為一家應用為導向的模擬及混合信號芯片公司，從方案層面來講，納芯微已經覆蓋了所有的模擬部分，擁有自己的MCU產品，是納芯微攜手客戶提供方案級解決方案的關鍵。

NS800RT系列實時MCU

根據產品特征性能表，納芯微NS800RT系列擁有高算力、高集成、高速率、高安全的特點。在高算力方面，NS800RT系列基于Arm Cortex-M7內核打造，可選主頻為260MHz和200MHz。得益于Arm Cortex-M7內核的高性能，以及在實時控制MCU領域非常高的主頻，單核的NS800RT系列在算力方面可以直接對標國際廠商最新發布的中等性能的雙核實時MCU，打入國際廠商在實時MCU領域的核心市場。

之所以能夠有如此出色的算力發揮，NS800RT系列額外集成的支持浮點運算的硬件數學加速核（eMath）起到了很大的作用。在三角函數、開方、指數、對數、傅里葉變換（FFT）、矩陣運算、FIR濾波等數字信號處理運算方面，eMath給Arm Cortex-M7內核提供了非常大的助益。其中，eMath集成的FFT算法可以很好地支持泛能源市場當下熱門的AI拉弧檢測功能。

在高集成方面，NS800RT系列既提供了業界領先的存儲資源，也給足了外設和引腳資源。NS800RT系列提供了256KB SRAM，32KB高速緩存（I-Cache, D-Cache）和最高256KB的超大緊耦合內存（ITCM, DTCM），加上更高的存儲傳輸速度，進一步提升了系統的計算性能。

NS800RT系列系統框圖

NS800RT系列集成了豐富的外設，包括16對互補/32路獨立PWM輸出，其中高精度HRPWM有16路；3個12位ADC，采樣速率高達5MSPS，INL和DNL低至±1.5LSB，支持高達34個采樣通道；2個12位DAC，采樣速率1MSPS，INL低至±1.5LSB；7對（14個）高速模擬比較器CMPSS，帶DAC與斜波發生器；3路放大倍數可編程的差分輸入運放（PGA）；8個Sigma-Delta濾波器模塊（SDFM）輸入通道；以及兩個全溫度范圍內精度可達±1%的高精度時鐘。另外，NS800RT系列的引腳資源也是非常豐富的，最高可提供128 Pin的封裝類型。

宋昆鵬解釋了NS800RT系列配置如此豐富的原因。他談道：“在NS800RT系列立項初期，納芯微走訪了非常多的客戶，當時客戶一個共性的反饋是片上資源緊缺。比如存儲資源方面，由于當時市面上實時MCU都只提供很小的存儲空間，客戶需要對算法進行極致優化才能夠部署，無形中提高了客戶使用實時MCU的門檻。外設資源也是如此，由于外設資源捉襟見肘，導致客戶在方案功能擴展上明顯受限，這也是行業的一大痛點。NS800RT系列的出現解決了這些問題，提供豐富的片上資源，減少了客戶的外圍器件，從方案層面也能夠進一步提升性價比。同時，NS800RT系列的片上資源能夠比肩國際廠商最新發布的實時MCU，證明納芯微對市場的把控和認知是非常準確的。”

在高速率方面，這是NS800RT系列性能領先體現出來的結果。得益于高算力、大內存和專門優化的外設，NS800RT系列在實時性方面表現出色，以PWM控制為例，國際廠商實時MCU此前樹立的性能標桿是150皮秒，NS800RT系列靠著高算力和高精度HRPWM，將這一水平提升到了100皮秒。PWM控制廣泛應用于電機控制、LED調光、電源系統控制等領域，NS800RT系列在這些領域的競爭力會非常強勁。同時，超高速、高精度的PWM控制，也讓NS800RT系列更加適配基于SiC和GaN功率器件打造的數字電源和電機控制系統。

基于NS800RT系列的電機控制器

在高安全方面，NS800RT系列全面提升了實時MCU對信息安全的保護水平，從傳統只提供AES保護，擴展到了AES-128/256、TRNG算法和安全啟動機制，對于納芯微專注的汽車和泛能源市場，這一點是非常重要的。

用三大優勢深耕實時控制市場

從產品特征性能不難看出，納芯微NS800RT系列實時MCU具有非常強的產品力，也擁有一片可觀的藍海市場。那么，NS800RT系列會如何兌現自己的潛力呢？對此，納芯微提到了三大優勢。

第一個優勢是產品協同。這個上述已經提到，在NS800RT系列發布之前，納芯微已經完成終端方案里模擬產品的覆蓋，“實時MCU +傳感器、信號鏈、功率驅動”這一組合增強了納芯微與合作伙伴、客戶攜手打造完整方案的能力。宋昆鵬談到，納芯微和芯弦的合作是一拍即合的。芯弦方面有業界資深的數字設計和模擬設計的完整團隊，有資深且完備的應用知識團隊；此外，芯弦有純粹而聚焦的MCU基因，還有難得的車規級MCU量產經驗。納芯微方面擁有完備而專業的質量和供應鏈管理體系，有堅持長期價值的文化價值觀和資金的支持；納芯微還具備完善的銷售和技術支持團隊、客戶渠道，以及全國產或者全海外的供應鏈。

第二個優勢是市場聚焦。納芯微在汽車和泛能源市場擁有緊密穩固的客戶關系，而這恰恰是實時MCU需求非常廣泛的領域。同時，納芯微也能夠從客戶方得到真實的使用反饋。比如，對于當下市場主流方案，很多納芯微客戶都反饋在互聯互通方面表現不佳，因而NS800RT系列不僅在性能方面著力提升，互聯互通和成本方面也得到了優化，對于電機等領域的客戶，產品競爭力進一步提升。

第三個優勢是靈活支持。NS800RT系列良好兼容國際廠商的實時MCU產品，包括硬件管腳兼容和軟件兼容，支持用戶以簡易方式進行軟件遷移。同時，納芯微和芯弦聯合推出了一系列技術資源和開發套件，以幫助用戶快速上手并進行系統開發，包括全面的SDK開發套件；支持KEIL，IAR，GCC/Eclipse的IDE工具鏈；以及系統評估板等各種軟硬件支持。宋昆鵬指出，納芯微還擁有本土研發和支持團隊，能夠快速響應用戶需求。在實時MCU遷移方面，納芯微的團隊已經具有幫助客戶遷移的實際經驗，比如針對IDE工具鏈的不同，納芯微的支持團隊可以快速幫助客戶實現遷移。

NS800RT系列實時MCU評估板

目前，NS800RT系列首發型號包括NS800RT5039，NS800RT5049和NS800RT3025，符合車規AEC-Q100認證標準，支持汽車ISO26262 ASIL B與工業IEC61508 SIL2等級的功能安全，可以滿足泛能源和汽車領域在實時MCU方面的廣泛需求。對于納芯微實時MCU的后續升級迭代，宋昆鵬表示，“納芯微將進一步擴展和豐富產品陣容，滿足客戶方面更廣泛的需求。在此過程中，納芯微將一直秉持性能領先、資源領先且高性價比的產品策略。”

基于NS800RT系列的OBC方案

結語

都說國產MCU是一片紅海，這要看從什么角度去定義，也就是說廠商以怎樣的角度去切入市場。以納芯微和芯弦聯手推出的NS800RT系列來說，其所面向的市場不僅不是紅海，且存在巨大的替代和增量空間，未來的成長是非常可期的。在這個藍海市場里，NS800RT系列以高算力、高集成、高速率和高安全的特征優勢，加上完善的技術資源和支持團隊，能夠全面提升用戶使用實時MCU的體驗。