RISC-V架构下的国产高性能MCU，先楫半导体深入布局工业与储能应用

电子发烧友网报道（文/李宁远）作为芯片、封测、嵌入式系统行业的重要展会——ELEXCON深圳国际电子展暨嵌入式系统展、第六届SiP系统级封装大会暨展览在深圳会展中心（福田）举办。〈电子发烧友〉在展会期间邀请行业领军企业、风云人物接受采访，为大家分享了诸多产业新动向、产品新技术、创新解决方案。
 
目前MCU产品市场里，200MHz算力以下的MCU产品占绝大多数，200MHz到1.5GHz范围内的中端、高端MCU产品寥寥，基本由国外大厂垄断。而工业自动化和智能汽车领域持续的应用升级使得市场对高性能MCU的需求快速增长。与此同时，基于RISC-V开源指令集架构的MCU也在快速发展。
 
本次展会上，电子发烧友有幸邀请到高性能MCU厂商上海先楫半导体接受采访，深入了解了他们在高性能RISC-V MCU上的见解与动向。
 

右：先楫半导体市场销售副总裁 陈丹（Danny Chen）

 
创新工业4.0下的高性能RISC-V通用MCU
 
据陈丹介绍，本次展会上，先楫半导体围绕“创新工业4.0”主题，带来了适用于工业4.0各个应用场景的产品和解决方案。芯片方面，带来了主力产品高性能MCU-HPM6700/6400和6300系列。同时还带来了基于这些系列产品的行业解决方案， 如“1拖4”的HPM6750单芯片驱动4轴伺服方案、“1拖2”的HPM6750矢量控制步进伺服方案，还有基于HPM6750的音乐播放器、HPM6750千兆以太网解决方案等等。
 
高性能无疑是对这些芯片最恰当的形容，高性能不止体现在先楫RISC-V MCU 816MHz的国内最高主频上，还体现在芯片的综合处理能力上，如HPM6750的CoreMark跑分就高达9220，保持MCU界的最高纪录。
 

基于HPM6750的四轴伺服应用方案（左）及 双轴步进电机控制方案（右）

 
MCU的高性能也很大程度上与其外设集成度相关，尤其是工业4.0背景下各种智能控制对MCU提出了较高的外设要求。先楫半导体向电子发烧友展示了HPM6750中丰富的外设，HPM6750中集成了17个串口、4个CAN-FD、2个高速USB、2个千兆以太网、1个16bit ADC、硬件图像加速、双摄像头、LCD控制器、JPEG硬件编解码等等。在丰富的外设加持下，先楫半导体的高性能RISC-V MCU能满足智能制造、智能交通、智能楼宇等众多行业的要求。
 
陈丹补充道，“我们的MCU不止主频和内设资源丰富，还是一个高实时性的MCU，能满足工业场景里面的伺服驱动、数字电源等传统DSP主导的领域，如HPM6750能单芯片驱动4个PMSM电机，实现电流、速度、位置3环控制，其中电流环处理只需要1us！这是传统用FPGA才能达到的实时性”。
 
高规格配置MCU助力储能应用自主可控
 
除了工业市场，储能市场是近两年兴起的一个新方向。在芯片市场消费电子行情走低的形势下，数字化电网、数字化能源仍然维持着很高的热度。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，如高速高精度的ADC、高性能的PWM、比较器等。储能市场、数字电源同样是先楫半导体最为聚焦的市场之一，高性能MCU可以为新型的电源系统建设带来诸多可能。
 
储能市场上，此前主流控制应用还是被国外DSP统治，不过现在国产MCU也开始覆盖越来越多的储能应用。先楫半导体的前期产品在储能市场布局已久，依靠MCU的高算力、高模拟特性，已经在二三级BMS、逆变器、电能质量监测、保护装置、分布式光伏智能开关及数据网关等多个应用遍地开花。为了改变储能、新能源行业主控被国外公司统治的格局，陈丹向电子发烧友介绍了本次展会预发布的“为电源电机而生”的HPM6200系列MCU。HPM6200系列除了传承高性能CPU之外，还有高达100ps的高分辨率PWM、16bit的ADC以及可编程逻辑阵列PLA，用高规格配置推进能源行业的自主可控。
 

HPM6750双轴步进电机控制方案

 
当然，进入储能、新能源等行业是一个漫长的过程，先楫半导体表示将持续投入，持续聚焦在这个行业。
 
RISC-V VS ARM，生态建设非一日之功
 
与市面上同样高性能的ARM MCU相比，先楫的RISC-V MCU从跑分来看比现有市面上所有M7核MCU产品的跑分都高，即使抛开主频不谈，以CoreMark/MHz来比较，仍比M7核产品高出10%以上性能。而从功耗上看，据了解先楫的RISC-V MCU产品，在同性能下，功耗比ARM架构产品低20%以上。
 
除了这两个优势，陈丹特别向我们强调了“自主可控”的重要性，“相信大家这几天都看到高通反诉ARM的事件，ARM取消授权的威胁犹如达摩克利斯之剑，一直悬在用户的头上。先楫从成立之初选择了RISC-V的道路，主要也是基于这样的考虑。从现在的发展来看，我们的选择还是正确的，虽然起步难了点，但是走的都是自己的路”。
 
RISC-V的高速发展是有目共睹的，近年来行业里越来越多厂商开始布局RISC-V MCU方向也印证了这一点。先楫半导体表示非常开心看到RISC-V的阵营越来越强大，希望有越来越多的同行者一起为国产MCU的崛起而努力！
 
为了在MCU这条竞争激烈赛道上保持领先的竞争力，先楫半导体表示会坚持高性能定位与特色，引领国内高性能MCU的技术发展方向，走自己独立的技术发展路线，在与国际品牌的竞争中获得自己的一席之地。不仅是好的芯片产品，先楫还会提供与行业应用匹配的完整的解决方案。
 
MCU的竞争也是生态的竞争，陈丹特别提到了RISC-V生态的建设，“我们从芯片设计就开始同步加强生态的建设。大家从我们的官网的资料上可以看到，先楫所有的技术文档都是开放的，SDK的源代码都是开源的，任何一个开发者都可以从我们官网获得这些资料。我们已经适配了各类RTOS及中间件、维护了先楫的开发者群体以及建立了公众号、论坛、直播讲座及线下的交流会等等。明年我们会有更多的活动，更多的资源提供给我们的开发者和客户”。只有坚持开放的态度，持续完善RISC-V生态，才能在激烈的行业竞争中脱颖而出。
 
写在最后
 
今年的MCU市场情况变化很大，尤其在手机等消费类市场的情况很不乐观。对于未来的行情，陈丹认为，需要跳出半导体行业，从世界政治格局变化、中国的产业化升级需求、可持续发展的要求等方面去综合分析。工业4.0相关的工业自动化、新能源汽车、绿色能源、智能传感器，还有与人类健康的医疗器械、智能硬件等领域会保持持续的增长，因为这些关系到能源、安全、健康等人类的基本需求。我们相信政府有动力，先楫有能力，客户有信心，共同推进高性能MCU的自主可控。