【導讀】2025年被業(yè)界視為人形機器人實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)與商業(yè)應用的關鍵轉(zhuǎn)折點。隨著優(yōu)必選Walker系列獲超500臺車企訂單、智元機器人啟動批量生產(chǎn)計劃、宇樹科技推出親民級產(chǎn)品，中國機器人產(chǎn)業(yè)正從展示性應用邁向?qū)嶓w作業(yè)場景。在這一產(chǎn)業(yè)升級浪潮中，兆易創(chuàng)新率先完成全棧式芯片布局，為機器人智能化與成本控制提供底層支撐，助力“機器人走進工廠”成為現(xiàn)實。
2025年被業(yè)界視為人形機器人實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)與商業(yè)應用的關鍵轉(zhuǎn)折點。隨著優(yōu)必選Walker系列獲超500臺車企訂單、智元機器人啟動批量生產(chǎn)計劃、宇樹科技推出親民級產(chǎn)品，中國機器人產(chǎn)業(yè)正從展示性應用邁向?qū)嶓w作業(yè)場景。在這一產(chǎn)業(yè)升級浪潮中，兆易創(chuàng)新率先完成全棧式芯片布局，為機器人智能化與成本控制提供底層支撐，助力“機器人走進工廠”成為現(xiàn)實。
而硬件系統(tǒng)的成熟，正是人形機器人實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)與商業(yè)落地的重要基礎。其環(huán)境感知、運動控制與任務執(zhí)行能力，依賴于感知層、旋轉(zhuǎn)關節(jié)、直線關節(jié)、整體軀干、靈巧手、機器腳六大核心單元的高效協(xié)同；在這一架構(gòu)中，芯片的性能與高效的通信更是直接決定機器人的實時響應速度與智能水平。
在芯片賦能機器人硬件的賽道上，兆易創(chuàng)新憑借多年技術積累，構(gòu)建覆蓋控制、存儲及模擬的完整產(chǎn)品矩陣，為人形機器人提供全棧式芯片支持。其中，GD32高性能MCU可用于多關節(jié)實時運動控制與系統(tǒng)調(diào)度；旗下Flash為決策計算提供高速高可靠的數(shù)據(jù)存儲保障；模擬芯片更覆蓋傳感器信號調(diào)理、電機驅(qū)動、電源管理等關鍵環(huán)節(jié)，從感知、決策到執(zhí)行全鏈路賦能機器人系統(tǒng)。
完善矩陣賦能精準控制
運動控制系統(tǒng)如同人形機器人的小腦，負責根據(jù)目標軌跡和負載狀態(tài)，協(xié)調(diào)驅(qū)動器控制執(zhí)行電機完成精確動作。在這一系統(tǒng)中，MCU作為主處理器的神經(jīng)末梢，分布于各關節(jié)，承擔指令接收、電機驅(qū)動、編碼器/IMU數(shù)據(jù)處理及力矩、位置、速度的閉環(huán)控制。這種分布式架構(gòu)有效降低主控負載，保障動作的低延遲、高精度與多關節(jié)協(xié)同，是實現(xiàn)靈活穩(wěn)定運動的核心基礎。
靈巧手空間受限且電機密集，對高集成度MCU需求迫切。GD32G5系列憑借單芯片驅(qū)動多電機的能力脫穎而出。以GD32G553為例，其采用Arm? Cortex?-M33內(nèi)核，主頻高達216MHz，集成DSP指令集、單精度FPU及硬件三角函數(shù)加速器（TMU），算力強勁，可輕松實現(xiàn)單電機精密控制或同時驅(qū)動3至4個電機。同時，其WLCSP81封裝尺寸僅4×4mm，極大節(jié)省空間，三顆芯片即可覆蓋靈巧手全部關節(jié)，顯著優(yōu)化布局與成本。
人形機器人中的關節(jié)眾多，對驅(qū)動的要求各不相同，如腿部負責支撐與動態(tài)平衡，需實時計算步態(tài)并調(diào)整姿態(tài)，對算力要求更高，GD32H7系列就非常適用。其搭載600MHz Cortex?-M7內(nèi)核，配備雙精度FPU、TMU及濾波算法加速器（FAC），集成CAN-FD、以太網(wǎng)等工業(yè)接口，能夠在單芯片上完成多傳感器數(shù)據(jù)融合，廣泛用于人形機器人腿部關節(jié)及機器狗中。
EtherCAT?總線在人形機器人中廣泛用于整合關節(jié)、傳感器與控制器通信，若采用該協(xié)議，GD32H75E是理想之選。該芯片在GD32H7基礎上集成正版授權的EtherCAT? IP，內(nèi)置2顆百兆以太網(wǎng)PHY，支持μs級多軸同步，滿足復雜運動場景下高速、低延遲通信需求，可用在需執(zhí)行精細抓取等任務、控制精度要求高的手臂關節(jié)中。除了超高的集成度外，GD32H75E還支持105℃環(huán)溫運行，具備BGA144（8×8mm）小封裝，解決了機器人關節(jié)空間狹小、運行溫度較高的痛點。
通信節(jié)點負責機器人部件間協(xié)議解析與指令轉(zhuǎn)發(fā)，GD32C113系列可滿足需求。采用Cortex?-M4內(nèi)核（最高120MHz），該系列還支持2路高速CAN-FD。若用EtherCAT?協(xié)議，可選2/3端口的GDSCN832從站控制器，其集成2個內(nèi)部PHY、1個MII擴展接口，配備8KB雙端口內(nèi)存，為復雜控制提供大數(shù)據(jù)處理能力。
整體而言，兆易創(chuàng)新GD32 MCU可與GD30DR系列驅(qū)動芯片協(xié)同，配合LDO、DC-DC、PWM及保護電路，構(gòu)建完整、可靠的機器人電機控制解決方案，全面服務于關節(jié)驅(qū)動與伺服系統(tǒng)。
與GD32 MCU相配合，兆易創(chuàng)新的存儲產(chǎn)品也在人形機器人中發(fā)揮關鍵作用。其中，GD25/55 X/LX系列SPI NOR Flash擁有400MB/s的數(shù)據(jù)吞吐量，可滿足即時啟動及實時響應需求，為執(zhí)行AI決策的機器人大腦提供高速存儲支持。
高性能、高集成度，打破傳統(tǒng)瓶頸
在人形機器人系統(tǒng)中，模擬產(chǎn)品的作用同樣關鍵，兆易創(chuàng)新亦構(gòu)建了覆蓋核心需求的完善模擬產(chǎn)品矩陣，多款重磅產(chǎn)品為機器人精準控制與穩(wěn)定運行提供支撐。
GD30AD3380是一款8通道16bit同步采樣的高性能ADC，采樣速率最高可以到1MSPS，支持真雙極性硬件與軟件模式，可實現(xiàn)每通道獨立輸入范圍配置，并通過SPI、并行總線等靈活接口傳輸數(shù)據(jù)。其同步采樣特性適配高精度感知需求，可廣泛應用于機器人外骨骼、靈巧手的六維力矩傳感器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)運動系統(tǒng)對關節(jié)及承重結(jié)構(gòu)的力與力矩信息的精準捕捉，配合相關算法實現(xiàn)細膩流暢的運動控制。
GD30DR1488則是專為機器人關節(jié)三相無刷直流電機（BLDC）設計的柵極驅(qū)動器，具備150V高電壓耐受能力，適配電機工作電壓范圍；提供+1.0/-1.3A拉灌電流與500kHz最高開關頻率，確保驅(qū)動響應速度。其核心優(yōu)勢在于內(nèi)置自舉二極管，簡化外圍設計，減少PCB面積。
GD30DRE518是更具集成優(yōu)勢的SoC芯片。該SoC采用基于Cortex?-M33內(nèi)核的MCU并集成最高耐壓為150V三相BLDC預驅(qū)，其MCU最高主頻為180MHz，搭配512KB閃存、128KB SRAM，并提供16個通道12bit ADC，3個通道12bit DAC，同時提供多通道的高級、常規(guī)通用定時器，以及豐富的接口資源，包括3通道CAN-FD、SPI/I2C/USART/GPIO等。它可同時承擔節(jié)點通信、電機驅(qū)動與傳感器數(shù)據(jù)運算任務，打破傳統(tǒng)電機驅(qū)動SoC芯片僅能驅(qū)動電機、無法處理其他復雜任務的局限。
相較于傳統(tǒng)模擬方案，兆易創(chuàng)新模擬產(chǎn)品優(yōu)勢顯著：不僅突破功能單一性，憑高集成度實現(xiàn)小型化，更能應對各類嚴苛需求。深究其模擬產(chǎn)品線的競爭力，源于三大核心支撐：一是依托MCU等產(chǎn)品線、技術沉淀與人才團隊，實現(xiàn)技術協(xié)同復用；二是憑借多年積累的客戶生態(tài)，聚焦機器人等優(yōu)勢行業(yè)，打造多產(chǎn)品線協(xié)同方案，精準匹配場景需求；三是依靠戰(zhàn)略持續(xù)投入，結(jié)合優(yōu)質(zhì)供應鏈與一流質(zhì)量體系，為客戶提供可靠且具性價比的產(chǎn)品。
結(jié)語
2025年被視為人形機器人邁向規(guī)模化量產(chǎn)的關鍵拐點，預計將帶動高精度電機控制、多模態(tài)傳感與邊緣計算芯片需求的顯著增長。為應對這一趨勢，兆易創(chuàng)新將重點布局伺服驅(qū)動實時控制、完善的模擬產(chǎn)品組合、高性能存儲產(chǎn)品等方向，為客戶提供高性價比的一站式解決方案，助力人形機器人實現(xiàn)核心技術突破與規(guī)模化應用。
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