进击主流市场,先楫半导体发布HPM5300,如何赋能三大应用领域?

本文来源于公众号与非网eefocus,作者李坚

在全球技术的演进中,MCU已成为很多设备和系统的“大脑”。特别是在家电、移动终端、工业物联网、新能源、边缘AI技术及智能汽车的发展中,对MCU的需求呈现出了几何式的增长。未来的技术发展趋势明显需要MCU提供更高的性能。

在过去几年,国产MCU得益于半导体缺货,顺利在8位中低端市场扩展了市场份额,然而在竞争更加激烈的ARM cortex M3、M4市场,市场份额仍然偏小。基于对技术前瞻趋势的把握,部分国产MCU制造商开始积极调整策略,尝试在高性能MCU领域找到新的机会。某些国产MCU的产品性能甚至已经赶超国际品牌。

作为近年来崭露头角的国产MCU的代表企业,先楫半导体已经成功地在高性能MCU领域留下了自己的印记。这家致力于高性能嵌入式解决方案的半导体公司于2020年在上海成立。短短的几年时间,它就在MCU、微处理器和相关芯片领域展现出了强大的研发能力。不仅如此,他们的核心团队更是来自于全球知名的半导体公司,具备超过15年的研发经验,这为其产品的高质量和创新提供了坚实的基石。

先楫半导体推出的HPM5300系列新品,特别针对高性能运动控制进行了优化。这次新品的发布代表了先楫半导体由高性能市场向主流MCU市场实现降维打击。

HPM5300的产品特色?

过去,主控芯片主频的不足曾是限制运控能力的主要瓶颈,但HPM5300彻底改变了这一局面。HPM5300系列主频高达480MHz,不仅支持双精度浮点运算,还带有强大的DSP扩展,堪称满足大多数应用场景的完美解决方案。它拥有高速运算能力,提升了带宽,从而实现了更快的指令响应时间。更为突出的是,HPM5300独有的“位置传感器系统”,与其强大的兼容性相结合,为运动控制赋予了全新的定义。

存储方面,HPM5300是先楫半导体首款全系列内置1 MB Flash的产品,同时内置 288KB SRAM,极大地减少了依赖低速外部存储器,从而避免了潜在的性能损失。为了提升整体系统精度,模拟部分融合了16bit ADC、12bit DAC及运放。同时,双八通道的PWM模块和PLB可编程逻辑单元的引入,使得HPM5300在逻辑保护和稳定性上均表现出色。卓越的通讯能力体现在丰富的接口配置上,包括4路CAN-FD、4路LIN、多路UART/SPI/I2C,以及内置HS PHY的USB OTG,使其在接口应用中展现出广泛的灵活性。

HPM5300对于位置传感器的支持极为出色,包括光电式、磁感应和旋转变压器,而且提供了灵活多样的编码器输入输出选项,确保了与增量和绝对编码器的无缝对接。此外,它还兼容市面上主流的编码器通讯协议,例如多摩川、BISS-C、ENDAT和HIPERFACE等。

HPM5300不仅仅是一个高性能的微控制器,同时展现出巨大的潜能和应用前景。相比其他市场上的产品,例如ST的X07等,拥有512K Flash的MCU已经显得稍显不足。HPM5300的1MB Flash为其带来了巨大的优势。此外,其16bit高精度ADC相较于其他仍在使用12bit ADC的产品,在提供更高精度和效率上占据了领先地位。

HPM5300特色亮点

HPM5300系列的亮点包括:高性能、高集成度、多样化的封装、独特的传感器系统、丰富的通讯接口,以及高效的模拟外设。先楫半导体针对 HPM5300 同步推出了完整的软硬件开发工具,包括HPM5300 评估套件、HPM SDK、集成开发环境、IO 配置工具 HPM PINMUX Tool 和量产烧录工具 HPM manufacture tools 等。

HPM5300如何赋能工业自动化、新能源、汽车电子三大应用领域?

根据2023年的市场报告,国内自动化市场的规模预计将突破2800亿大关。与此同时,新能源市场也展现出强大的发展潜力。据预测,到2025年,全球的光伏新增装机量将高达330GW,其年复合增长率更是高达94.12%,这一数据凸显了新能源在未来能源结构中的重要地位。另一方面,智能汽车市场也呈现出蓬勃发展的态势,预计在2025年,我国的市场规模将接近万亿元。工业自动化、新能源、汽车电子三大应用方向正是先楫半导体的发展重点。在这些应用领域,HPM5300 独特的高性能、小封装、运动控制功能都可以为先楫半导体抢占不少市场份额。

在工业自动化的应用中,尤其是编码器和伺服驱动器,HPM5300支持灵活的编码器输入输出,为工厂的自动化生产线提供更高效的解决方案。在新能源领域,微型逆变器正在成为新的热门,HPM5300的小封装、480MHz主频的算力可以说是其中的佼佼者,能够帮助客户大大缩短产品上市的时间。

HPM5300系列产品能够在-40—105℃ Ta的环境温度下稳定工作,这为其在工业级和车规级的应用中提供了强有力的保障。对于车规级应用来说,HPM5300 的 4 个 CANFD、 16b ADC 也是非常适合汽车上的应用,满足车身传感器融合、组合导航、电机,车身控制等汽车智能化所需的 MCU市场需求。

技术的发展从未停息,AI技术的崛起更是给整个科技领域带来了巨大的冲击和变革。MCU 结合 AI,能带来性能的提升或者功能的增加。比如采集电机的振动和电流信号并进行 AI 计算分析,可以实现电机健康状态的判断,决定是否需要进行维护,这就是电机的预维护功能。

先楫半导体已经看到了这种变化带来的无限可能,所以选择在 AI 方面持续投入。目前先楫的 SDK 里面已经开源了人脸识别、分类等典型的应用例程,也和 AI 方案公司配合为客户提供行业的解决方案,如电弧信号的检测、制造行业的缺陷检测、电机预维护、掌纹辨识,人脸识别等。由于 AI 应用落地需要大量的数据样本采集、标定、模型的优化等复杂过程,所以每个案例都需要根据需求进行特定的学习和优化,开发时间比较长,需要企业不间断的进行资源投入。相信先楫半导体会抓住市场先机,携手合作伙伴,在后续给大家带来更多更高效的解决方案。

另一方面,开放源代码的RISC-V指令集架构近年来也引起了广泛的关注。大家可以看到,RISC-V 技术的发展是加速的,预计在未来的几年内可以看到大厂会纷纷推出 RISC-V 产品。先楫认为,这种开放源码的硬件架构将赋予产品更大的灵活性和定制性,这不仅有助于满足客户的差异化需求,还能确保全球范围内的技术协同与共享。

但先楫绝不满足于简单地采用RISC-V,他们更注重如何创新。例如,公司在低功耗应用、AI处理和高性能计算领域都进行了基于RISC-V的芯片开发,目前,这些芯片都有出色的性能表现。

随着技术不断演进,我们可以预见,RISC-V可能会在未来挑战、甚至取代现有的一些商业指令集架构(ISA)。这将为微处理器设计领域带来前所未有的机遇,为此,开放性、灵活性和生态系统的建设将会变得尤为关键。

先楫半导体从成立第一天开始就注重生态的开发和用户的使用体验。在软件开发工具、硬件开发工具及各种支持软件上都做了很多的工作,极大地降低了客户的开发难度。比如说先楫是第一家给客户提供免费的 Segger 开发环境的公司,也是世界知名的 IAR 公司在高性能RISC-V 上支持的第 1 个品牌。先楫推出自己研制的各种开发工具,比如 pinmux tool, manufacturing tool, 可控模块编程工具等, 目的也是为客户开发基于先楫 MCU 的产品和方案提供便利。先楫支持 6 种以上的实时操作系统,提供非常丰富的软件中间件和应用软件库(例如马达、 逆变等)。同时, 先楫所有的资料库都透明和开源,从规格书、硬件设计、应用指南到软件例程都放在官网上供客户下载。先楫半导体在公众号、 论坛、 视频号、 开发者活动及校园计划等等一系列全方位的生态建设中发力, 也是为了让更多的开发者了解和使用先楫高性能 MCU, 做到从量变到质变的积累。

总结:做更难的技术创新替代

在当今竞争激烈的半导体市场中,每一家公司都在寻找自己的特色和差异化点。先楫半导体早已明白这一点。他们没有选择竞争激烈的中低端市场,而是大胆地进入了难度更高的高性能市场,这样的决策无疑体现了他们对市场的敏感度和前瞻性。但这样的成功并不是一蹴而就的。它背后是公司长期的技术研发、对客户需求的深入理解,以及对整个市场动态的准确把握。

先楫半导体MCU产品系列

先楫半导体创始人曾劲涛对与非网记者表示,尽管国产的MCU在不同领域的替代率已经非常高,但剩下的技术集中度高、难以替代的部分才是先楫半导体的发展方向。他表示,光靠低成本价格战没有未来,只有持续的技术创新,才能真正赢得客户的信赖。

HPM5300系列的推出,是先楫半导体将高性能引入主流 MCU 应用市场的重要举措,印证了先楫半导体对技术的把握和对市场的前瞻性。先楫半导体希望通过持续的产品创新,赋能客户在运动控制领域的开发能力,从而占领更大的市场份额。我们有理由相信,先楫半导体高性能MCU系列产品将继续为整个行业带来更多的创新和变革。

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来源:轩哥技术分享
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