國產(chǎn)工控MCU/SOC推動工業(yè)4.0的發(fā)展

芯片賦能，智造升級！由芯師爺主辦，深圳電子智能制造展、深圳工業(yè)展、深圳機(jī)械展協(xié)辦的“2021中國芯&智能制造創(chuàng)新峰會”在深圳國際會展中心舉辦。數(shù)百位中國芯與智能制造產(chǎn)業(yè)人士齊聚一堂，共同探討芯片賦能下，智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇。

隨著工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化的不斷深入，工業(yè)應(yīng)用市場的新需求給半導(dǎo)體行業(yè)帶來更多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。作為實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要廣泛采用微電子產(chǎn)品，如處理器、傳感器、微控制器和通信芯片等。

它的發(fā)展必將進(jìn)一步提升集成電路在工業(yè)體系內(nèi)的應(yīng)用規(guī)模。據(jù)研究機(jī)構(gòu)Omdia數(shù)據(jù)分析，2020-2024年預(yù)計全球工業(yè)半導(dǎo)體市場規(guī)模年均復(fù)合增長率為4.9%，到2024年，全球工業(yè)芯片市場銷售規(guī)模將達(dá)623億美元，增長率為26.9%。

風(fēng)口當(dāng)前，國產(chǎn)工業(yè)芯片力量也在悄然崛起，珠海極海半導(dǎo)體有限公司（以下簡稱“極海半導(dǎo)體”）就是其中的“黑馬”之一。

在舉辦的“2021中國芯&智能制造創(chuàng)新峰會”上，極海半導(dǎo)體的工控資深市場經(jīng)理宮斯亮帶來了《極海國產(chǎn)中高端工控MCU/SOC助力工業(yè)4.0》的主題演講，深度剖析極海半導(dǎo)體憑借自身的技術(shù)積累和資源優(yōu)勢為行業(yè)帶來的革新。

立足有道

本土出發(fā) 構(gòu)建技術(shù)基石

極海半導(dǎo)體成立于2019年12月，前身為艾派克物聯(lián)網(wǎng)芯片事業(yè)部，是專業(yè)的32位工業(yè)級通用MCU及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)SoC-eSE安全芯片產(chǎn)品和方案提供商，致力于為工業(yè)控制、消費電子、智能家居以及汽車應(yīng)用等領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品與服務(wù)。

極海半導(dǎo)體傳承了母公司艾派克微電子20年的集成電路芯片設(shè)計經(jīng)驗，擁有位于珠海、上海、杭州、美國北卡羅來納州四大研發(fā)中心，團(tuán)隊成員超500人。近年來，團(tuán)隊與浙江大學(xué)、鄭州大學(xué)等國內(nèi)多所高校建立“產(chǎn)學(xué)研”的合作關(guān)系，并在智慧家居、高端消費電子、工業(yè)控制、智慧能源、通信設(shè)施五大領(lǐng)域與多家頭部企業(yè)建立合作關(guān)系。

盡管極海半導(dǎo)體進(jìn)入MCU行業(yè)時間尚短，但其通用MCU產(chǎn)品已經(jīng)成功進(jìn)入國產(chǎn)工控龍頭企業(yè)。截至目前，極海半導(dǎo)體累計批量的客戶已超過1000家。

在產(chǎn)品運營上，公司提供可靠性保障平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品快速上量。首先，極海半導(dǎo)體在研發(fā)實驗室上達(dá)到國內(nèi)高水平，目前已通過國家級CNAS實驗室認(rèn)證，并擁有檢測、失效分析、可靠性、電性、應(yīng)用五大實驗室。

其次，產(chǎn)品芯片通過了完整的可靠性測試，極海半導(dǎo)體可以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行不同種類芯片的篩選。比如，極海半導(dǎo)體可以提供超過工業(yè)溫度范圍，工作溫度覆蓋-45℃~+125℃的芯片。

破局有術(shù)

應(yīng)用持續(xù)落地 技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新

據(jù)IHS數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2008-2018年間，中國MCU市場年平均復(fù)合增長率為7.2%，是同期全球MCU市場增長率的4倍，2019年中國MCU市場規(guī)模達(dá)到256億元。預(yù)計到2022年，中國MCU市場規(guī)模將達(dá)到319.3億元，市場增長速度仍將領(lǐng)先全球。

在市場前景廣闊的情況下，另一份來自研究機(jī)構(gòu)Omdia的數(shù)據(jù)報告則顯示，在中國工業(yè)MCU應(yīng)用市場中，國外廠商占據(jù)90%的市場份額。

目前國內(nèi)MCU廠商主要在消費電子、智能卡等中低端應(yīng)用領(lǐng)域競爭，但在市場潛力大且利潤高的工業(yè)控制、汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)市場，都被國外的MCU廠商壟斷。

高端應(yīng)用領(lǐng)域的市場份額可以說是國內(nèi)各大半導(dǎo)體企業(yè)緊盯的寶地，而宮斯亮在峰會上也表示，在貿(mào)易戰(zhàn)和疫情的影響下，國產(chǎn)芯片迎來轉(zhuǎn)機(jī)，極海半導(dǎo)體也瞄準(zhǔn)了中高端工控市場。

極海半導(dǎo)體目前已有基于M0+、M3、M4的MCU，并且已經(jīng)應(yīng)用到包括變頻器、電機(jī)驅(qū)動器、伺服器、逆變器、BMS管理等工控行業(yè)。比如，目前極海半導(dǎo)體基于Cortex-M0+內(nèi)核的就有三個方案。

第一個是BMS儲能方案，其采用APM32F072芯片，支持睡眠、停止、待機(jī)等低功耗模式，能有效實現(xiàn)更長的續(xù)航。同時，方案還支持寬電壓、遠(yuǎn)程控制、OTA升級等，目前這款產(chǎn)品已經(jīng)通過USB-IF的認(rèn)證，確保極海半導(dǎo)體有效的產(chǎn)品出口。

第二個是HMI的應(yīng)用方案，這是基于APM32F030芯片，內(nèi)置CRC計算單元及DMA通道，確保LCD不卡頓，有效提高刷新頻率。此外，其外設(shè)設(shè)置也極為豐富，能同時掛上NFC、藍(lán)牙等多個外設(shè)，在UART支持藍(lán)牙模塊接口和Debug接口，實現(xiàn)程序下載、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)交互等功能。

第三個是APM32F003傳感器應(yīng)用方案，其ESD等級達(dá)到8VK，具備強(qiáng)大的抗干擾能力。5V供電下能支持睡眠、停機(jī)、待機(jī)等低功耗模式，同時能線上支持內(nèi)置12bit的高精度ADC，并集成HSI內(nèi)部高速振蕩器，全范圍內(nèi)精度控制在正負(fù)3%以內(nèi)，有效提升傳感器采集、處理信息的靈敏度和穩(wěn)定性。

此外，基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的APM32F103 電機(jī)控制應(yīng)用方案，目前已通過IEC61508功能安全認(rèn)證、USB-IF測試認(rèn)證，符合工業(yè)級高可靠性標(biāo)準(zhǔn)。

其支持主流FOC算法庫，并采用霍爾傳感器作為同步信號，使用FOC實現(xiàn)正弦波控制，有效保障電機(jī)穩(wěn)定運行。同時還內(nèi)置FPU，支持浮點乘法運算，支持無傳感器、觀測器反正切運算及高頻注入等。

除了基于ARM內(nèi)核的通用MCU，極海半導(dǎo)體還有基于國產(chǎn)C-SKY的內(nèi)核芯片，在這方面以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)嵌入式大安全主控芯片為主，宮斯亮表示，目前的大川GS300、GS400、GS500和GS600四大系列可以說是公司的拳頭產(chǎn)品。

目前，GS300和GS400主要運用在工業(yè)打印機(jī)、掃碼槍上，以及部分計量系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等，其中GS300芯片已通過國密二級認(rèn)證，成功應(yīng)用于能源智能終端設(shè)備中，保障能源網(wǎng)絡(luò)安全可靠。

而GS500和GS600分別是四核和七核的SoC，這兩款芯片共同的特征是具備豐富的外設(shè)，包括以太網(wǎng)、LCD、PWM等，其應(yīng)用場景主要在工業(yè)控制、AMI和HMI系統(tǒng)，負(fù)責(zé)信息處理、搜集、傳送等。

另外，宮斯亮在峰會上還透露，極海半導(dǎo)體將在今年六月或七月發(fā)布M7內(nèi)核的MCU，這顆MCU主頻最高可以達(dá)到500兆赫茲，在外設(shè)上包括集成USB、集成以太網(wǎng)和CAN通信。

從技術(shù)突破到產(chǎn)品運營，從應(yīng)用落地回到技術(shù)再創(chuàng)新，極海半導(dǎo)體一直在推動國產(chǎn)工業(yè)芯片發(fā)展的路上持續(xù)發(fā)力，在當(dāng)前整個半導(dǎo)體行業(yè)面臨緊缺的情況下，國產(chǎn)替代勢在必行。

但工業(yè)半導(dǎo)體的國產(chǎn)之路也并不好走，技術(shù)、應(yīng)用、信念缺一不可，正如極海半導(dǎo)體一直以來所強(qiáng)調(diào)的——相信，堅持，突破。
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