人形機(jī)器人作為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的新高地、經(jīng)濟(jì)發(fā)展新引擎以及未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新賽道，展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，全球人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，預(yù)計(jì)未來(lái)十年將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

作為國(guó)產(chǎn)高性能 RISC-V 內(nèi)核 MCU 芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，先楫半導(dǎo)體的產(chǎn)品涵蓋微控制器芯片及其解決方案，已貫通從感知、通訊到運(yùn)動(dòng)、控制的整個(gè)控制鏈，能夠?yàn)槿诵螜C(jī)器人提供關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)、靈巧手、IMU 模塊等高性能產(chǎn)品。2025 年 4 月 22 日，在第三十三屆中國(guó)國(guó)際電子生產(chǎn)設(shè)備暨微電子工業(yè)展 (NEPCON China) 上，先楫半導(dǎo)體攜高性能 MCU 全矩陣產(chǎn)品亮相，重點(diǎn)呈現(xiàn)了面向人形機(jī)器人核心部件的解決方案。展會(huì)期間，先楫半導(dǎo)體產(chǎn)品總監(jiān)費(fèi)振東發(fā)表了主題為《解構(gòu)先楫半導(dǎo)體實(shí)時(shí)控制芯片驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人進(jìn)化密碼》的重要演講，他解析了機(jī)器人主控芯片的要求及發(fā)展趨勢(shì)，并基于此，詳細(xì)介紹了先楫半導(dǎo)體產(chǎn)品的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及各部件落地應(yīng)用的

案例

芯片在機(jī)器人的運(yùn)作中起著至關(guān)重要的作用，機(jī)器人復(fù)雜程度的提升需要芯片的迭代跟進(jìn)。先楫半導(dǎo)體歸納總結(jié)了機(jī)器人行業(yè)運(yùn)動(dòng)控制芯片的發(fā)展要求及主要趨勢(shì)，主要包括高算力、高性能運(yùn)動(dòng)控制、高實(shí)時(shí)性同步通訊、高集成度和小型化、高安全和高可靠性五個(gè)方面。先楫半導(dǎo)體自創(chuàng)立之初，就聚焦于國(guó)際高端產(chǎn)品，基于上述五點(diǎn)要求，先楫半導(dǎo)體不斷在自身產(chǎn)品及方案上發(fā)力，并取得了眾多令人矚目的成果。

HPM6750 作為先楫首款旗艦級(jí)高性能 MCU 產(chǎn)品，在性能上領(lǐng)先國(guó)際主流高性能 MCU 產(chǎn)品如意法半導(dǎo)體的 STM32H7 系列、恩智浦的 i.MX RT 系列等，兼具國(guó)內(nèi)生態(tài)適配優(yōu)勢(shì)與全球通用接口支持。

HPM5300 極具優(yōu)勢(shì)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，廣泛適用于伺服控制應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度和運(yùn)行位置的高精度控制。同時(shí)先楫半導(dǎo)體創(chuàng)新設(shè)計(jì)的編碼器接口，能夠兼容多種編碼器協(xié)議的專用接口，實(shí)現(xiàn)與多摩川、海德漢、IC-haus 等主流編碼器系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接。

在實(shí)時(shí)通信方面，先楫半導(dǎo)體圍繞 EtherCAT 與 TSN 等工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)推進(jìn)。以 HPM6E00 系列為代表的高性能 MCU 系列，集成國(guó)內(nèi)第一款獲得德國(guó)倍福公司 (Beckhoff) 正版授權(quán)的 EtherCAT 從站控制器 (ESC: EtherCAT Slave Controller)，具備非常高的實(shí)時(shí)性，能夠達(dá)到百兆 bps 的通訊帶寬，非常適合在各個(gè)關(guān)節(jié)的電機(jī)控制單元之間進(jìn)行多環(huán)節(jié)通訊。具備高集成度的 HPM6E8Y 系列則進(jìn)一步集成雙 PHY 收發(fā)器、千兆 TSN 交換能力和高分辨率 PWM，為機(jī)器人關(guān)節(jié)控制、緊湊型伺服等空間受限、高通信密度的應(yīng)用提供理想方案。

HPM6E8Y 高性能 MCU 內(nèi)置 RISC-V 雙核，主頻 600MHz，集成 2 個(gè)以太網(wǎng) PHY 收發(fā)器，不僅支持 EtherCAT 從控制器，還支持多達(dá) 3 個(gè)外部端口的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN: Time Sensitive Networking) 千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，同時(shí)擁有 32 通道高分辨率 PWM 輸出及∑?數(shù)字濾波器，為高精度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)量身打造出色的硬件平臺(tái)。該系列產(chǎn)品能夠確保以太網(wǎng)通信的高度實(shí)時(shí)響應(yīng)與極低延遲，完美適用于小空間、大算力、強(qiáng)通信的高性能伺服電機(jī)控制、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制等工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的集成度與性能優(yōu)勢(shì)。

此次先楫半導(dǎo)體展出的人形機(jī)器人靈巧手演示平臺(tái)，采用 “HPM6E00 主控 + HPM5300 從控” 多芯片架構(gòu)，搭載高速 SPI 局域通信網(wǎng)絡(luò)與 EtherCAT 骨干通訊，實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)多關(guān)節(jié)并發(fā)控制;關(guān)節(jié)伺服方案則通過(guò) HPM6E00 芯片實(shí)現(xiàn)片上電流環(huán)閉環(huán)控制，進(jìn)一步推動(dòng) “單芯片架構(gòu)的伺服” 技術(shù)落地。

“針對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)在實(shí)際部署中面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)，我們先楫半導(dǎo)體在全系列 MCU 高性能芯片內(nèi)融入可信計(jì)算單元、安全生命周期控制、物理攻擊檢測(cè)等功能模塊，并結(jié)合自主 Boot ROM / 加密算法 / 硬件密鑰庫(kù)，構(gòu)建軟硬件協(xié)同的可信基礎(chǔ)，助力客戶打造更安全、更智能、更強(qiáng)大的機(jī)器人系統(tǒng)?！?

隨著人形機(jī)器人市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)張，運(yùn)動(dòng)控制芯片作為其核心 “神經(jīng)中樞”，將不斷進(jìn)化以滿足更高需求。先楫半導(dǎo)體等企業(yè)的創(chuàng)新實(shí)踐為行業(yè)發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，未來(lái)，在技術(shù)持續(xù)突破與產(chǎn)業(yè)深度融合的推動(dòng)下，人形機(jī)器人有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，重塑人類生產(chǎn)生活方式。