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如何通過優(yōu)化設(shè)計(jì)提升高集成度電機(jī)芯片的性能?

隨著科技的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的不斷變化，電機(jī)產(chǎn)品面臨著更高的要求，包括更大的功率輸出、更小的體積以及更低的功耗。因此，對(duì)于高集成度電機(jī)芯片的需求日益迫切。

相較于傳統(tǒng)的普通MCU，高集成度電機(jī)芯片能夠?qū)⒉煌墓δ苣K進(jìn)行整合，從而減少組件和連接數(shù)量。這不僅有助于降低電機(jī)芯片的功耗，通過集成各種功能來提升產(chǎn)品的性能，并提高系統(tǒng)的安全性。此外，高集成度電機(jī)芯片的提高也能夠顯著減少電機(jī)芯片的成本和體積，更加符合整機(jī)廠商的需求。

東莞力輝馬達(dá)研發(fā)部工程師童泰山表示：“如果電機(jī)芯片集成度高，體積可以更小，就像我們做風(fēng)筒類產(chǎn)品一樣。如果體積小，那么做殼的時(shí)候就不會(huì)分成幾塊板，而是一塊板就可以滿足要求。”同時(shí)，童先生也指出了高集成度電機(jī)芯片的一些技術(shù)難點(diǎn)。“高集成度意味著將驅(qū)動(dòng)和MOS全部集成在一起。然而，在集成MOS時(shí)，必須考慮散熱問題。如果散熱不足，功率將無法達(dá)到預(yù)期水平。”

凌鷗創(chuàng)芯作為一家一直致力于高集成電控MCU的企業(yè)，在這一次的展會(huì)上也帶來了幾款高集成度的電控MCU，凌鷗創(chuàng)芯FAE經(jīng)理周樹明介紹道：“目前我們產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)度還是很高的，我們的一些電機(jī)芯片產(chǎn)品會(huì)有合封預(yù)驅(qū)和LDO。同時(shí)的話我們也會(huì)選擇性地合封MOS或者定制IPM。”針對(duì)如何通過優(yōu)化設(shè)計(jì)提升高集成度電機(jī)芯片的性能，周樹明回答道：“我們產(chǎn)品的內(nèi)核會(huì)采用更強(qiáng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步提高電機(jī)芯片的運(yùn)算能力，包括集成DSP并行處理。另一方面我們也會(huì)持續(xù)去優(yōu)化我們模擬和數(shù)字的工藝，提高產(chǎn)品的性價(jià)比。”

針對(duì)如何通過優(yōu)化設(shè)計(jì)提升高集成度電機(jī)芯片的性能，周樹明回答道：“我們產(chǎn)品的內(nèi)核會(huì)采用更強(qiáng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步提高電機(jī)芯片的運(yùn)算能力，包括像集成DSP并行處理。另一方面我們也會(huì)去優(yōu)化我們的工藝。”

元能芯科技市場(chǎng)總監(jiān)王磊針對(duì)這個(gè)問題談道：“首先，我們正在提高電機(jī)芯片的制造工藝。目前，我們正在從傳統(tǒng)的0.18um、0.13um向90 nm和55 nm工藝邁進(jìn)。其次，我們將進(jìn)一步提升內(nèi)核性能到更高端的M4、RSIC-V乃至M7，同步會(huì)提高主頻，達(dá)到200 MHz、300 MHz甚至更高的水平。第三，我們將在電機(jī)芯片底層集成自己的核心算法，通過這一技術(shù)，我們可以將整個(gè)程序運(yùn)算周期控制在更短的時(shí)間內(nèi)，以提高電機(jī)芯片的執(zhí)行效率。最后，我們通過全集成方案，提升效能，比如這一次我們帶來的明星產(chǎn)品【聚于一芯 卓爾不凡】MYi0002V0405。該產(chǎn)品集MCU、Driver、MOSFET于一體，集成式設(shè)計(jì)可將整個(gè)板子面積至少縮小50%以上，完美解決體積、貼片、散熱等痛點(diǎn)。”

RISC-V架構(gòu)電機(jī)芯片的崛起：開源優(yōu)勢(shì)與市場(chǎng)挑戰(zhàn)

與ARM芯片架構(gòu)相比，RSIC-V架構(gòu)電機(jī)芯片具有開源的優(yōu)勢(shì)，這對(duì)于反抗國外巨頭的電機(jī)芯片封鎖有一定優(yōu)勢(shì)，這使得RSIC-V架構(gòu)電機(jī)芯片在近幾年得到了加速的發(fā)展。前美的集團(tuán)變頻電控工程師梁藝堅(jiān)回應(yīng)道，RSIC-V架構(gòu)的電機(jī)芯片，本身基于開源架構(gòu)，在成本上面比其他ARM類的M0、M3、M4 是有優(yōu)勢(shì)的。另外在運(yùn)算速度上面有可能比ARM普通核的還高一點(diǎn)。

據(jù)了解，在電機(jī)芯片領(lǐng)域，RSIC-V架構(gòu)的電機(jī)芯片也逐漸受到了越來越多企業(yè)的關(guān)注，并且有一些企業(yè)也正在往這條新的道路上進(jìn)行探索。

元能芯科技市場(chǎng)總監(jiān)王磊談道：“元能芯是非?？春肦SIC-V架構(gòu)平臺(tái)，未來我們會(huì)跟RSIC-V廠商更積極做互動(dòng)、交流、合作。”他解釋道，對(duì)于消費(fèi)領(lǐng)域的電機(jī)的芯片產(chǎn)品來說，它的主頻要求并不是那么高，但往工業(yè)和汽車應(yīng)用領(lǐng)域，需要更高的性能、更快的執(zhí)行效率以及要更精準(zhǔn)的控制。這都離不開一顆性能出眾的內(nèi)核， RSIC-V 就是這樣性能出眾的內(nèi)核。RSIC-V 是比較開源的內(nèi)核，可以很好的保護(hù)電機(jī)芯片廠商的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。他最后說道：“我們目前正在積極評(píng)估 RSIC-V ，希望在未來的電機(jī)產(chǎn)品系列上，可以搭配RSIC-V內(nèi)核。”

電機(jī)芯片

對(duì)于RSIC-V架構(gòu)的電機(jī)芯片未來發(fā)展空間，東莞力輝馬達(dá)研發(fā)部工程師童泰山表示：“未來其實(shí)主要還是看性能和價(jià)格，如果這兩方面都是比 M0 內(nèi)核強(qiáng)的話，是會(huì)有市場(chǎng)的，因?yàn)楝F(xiàn)在像國內(nèi)這么卷的市場(chǎng)的話，對(duì)價(jià)格還是很敏感的。”

另一方面，前美的集團(tuán)變頻電控工程師梁藝堅(jiān)對(duì)于RISC-V架構(gòu)的電機(jī)芯片，則希望RISC-V架構(gòu)的電機(jī)芯片能夠在硬件配置，尤其是針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的硬件配置，如高速運(yùn)放、比較器、硬件除法和三角函數(shù)運(yùn)算單元、功率輸出控制的預(yù)驅(qū)，以及在處理能力上面更優(yōu)一點(diǎn)。在性能方面，希望國內(nèi)廠商能進(jìn)步多一點(diǎn)。“這是針對(duì)家電這塊而言。”他補(bǔ)充到。

值得我們注意的是，即使RSIC-V架構(gòu)的電機(jī)芯片在成本跟性能上面具有一定優(yōu)勢(shì)，可是目前的市場(chǎng)需求仍然是會(huì)集中在ARM架構(gòu)，因?yàn)镽SIC-V架構(gòu)畢竟是比較新的一條路線，跟ARM架構(gòu)系統(tǒng)相比，RSIC-V架構(gòu)電機(jī)芯片并沒有那么的完善，后續(xù)的發(fā)展還是需要時(shí)間去積累。短時(shí)間來看，RSIC-V架構(gòu)的電機(jī)芯片普及還有很長(zhǎng)的一段路要走。

萬家樂研發(fā)部軟件工程師朱先生因此提到，在我們抽油煙機(jī)這個(gè)行業(yè)，選擇RSIC-V架構(gòu)的電機(jī)芯片還是比較少，目前還是以ARM電機(jī)芯片為主。RSIC-V的發(fā)展空間主要還是看它的使用門檻，比如說ST的芯片，它有很多一鍵配置，就不用你看那么多功能書，還有一些成熟的軟件架構(gòu)的歷程代碼，可以直接使用。“降低用戶使用電機(jī)芯片的門檻，這樣可能會(huì)更容易鋪開一點(diǎn)。”他說道。

工控和新能源汽車領(lǐng)域市場(chǎng)對(duì)于電機(jī)芯片的性能要求以及發(fā)展機(jī)遇

對(duì)于電機(jī)上下游廠商來說，工控和新能源汽車市場(chǎng)為電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈帶來了巨大的發(fā)展空間和市場(chǎng)機(jī)遇。隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷推進(jìn)，對(duì)高精度、高可靠性、低功耗的電機(jī)芯片的需求將持續(xù)增長(zhǎng)，工控領(lǐng)域?qū)τ陔姍C(jī)芯片廠商來說是一起長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展的市場(chǎng)。相較之下，新能源汽車是近年來新興的領(lǐng)域，其迅猛發(fā)展和廣闊市場(chǎng)使得國內(nèi)電機(jī)芯片廠商紛紛加大在該領(lǐng)域的投入。

不過，工控和新能源汽車領(lǐng)域?qū)τ陔姍C(jī)芯片的性能要求都存在一定的門檻。工控領(lǐng)域?qū)τ陔姍C(jī)芯片的技術(shù)要求相當(dāng)高。首先，是高精度的控制性能，如控制位置、扭矩和速度等，都需要實(shí)時(shí)電機(jī)控制的信號(hào)處理。其次，要有較強(qiáng)的可靠性和安全性，以確保在各種環(huán)境下都能穩(wěn)定運(yùn)行。此外，低功耗也是一項(xiàng)重要的考量因素，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命并降低能耗。而在新能源汽車領(lǐng)域，一系列嚴(yán)格周期長(zhǎng)的車規(guī)認(rèn)證則是電機(jī)芯片廠商需要一直克服的技術(shù)難題。除了滿足車規(guī)級(jí)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)外，產(chǎn)品還需要具備較高的算力和性能。

因此，電機(jī)芯片廠商實(shí)力如何在于能否做好這兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品。

在這次展會(huì)上，領(lǐng)芯微就帶來了首款車規(guī)級(jí)芯片 ——LCM32A039C8T8，該電機(jī)芯片已經(jīng)通過了ACE-Q100認(rèn)證，應(yīng)用場(chǎng)景包括但不限于汽車電子、家電、無人機(jī)、工業(yè)設(shè)備等。

據(jù)了解，領(lǐng)芯微在電機(jī)芯片領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)團(tuán)隊(duì)。他們的產(chǎn)品具有高性能核心，采用32位ARM Cortex-M0 MCU，最高運(yùn)行頻率達(dá)72MHz，支持單周期乘法器和硬件除法器，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供堅(jiān)實(shí)支持。同時(shí)，產(chǎn)品還具備可靠存儲(chǔ)，內(nèi)置64KBytes嵌入式Flash和8KBytes SRAM，支持預(yù)取功能和讀/寫保護(hù)，可以確保數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)和可靠執(zhí)行。此外，領(lǐng)芯微電機(jī)芯片產(chǎn)品還支持電源管理與復(fù)位，支持1.8V到5.5V的供電和I/O，具有高精度的上電和掉電復(fù)位功能，可編程低壓復(fù)位和電壓監(jiān)測(cè)器提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

電機(jī)芯片

作為一家專注于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的企業(yè)，凌鷗創(chuàng)芯針對(duì)工控領(lǐng)域也推出了多系列產(chǎn)品，其中的MC03x系列，可提供高集成QFN20 3*3封裝芯片，芯片內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電路，可與SOT23封裝的MOS配合驅(qū)動(dòng)電機(jī)，精簡(jiǎn)PCB資源與外圍電路，并且所搭配SOT23 MOSFET的Rds(on)內(nèi)阻僅有十幾毫歐，無需額外增加PCB散熱空間。

電機(jī)芯片

此外，它們還是極致性價(jià)比的緊湊型MCU，設(shè)有必要的模擬和外設(shè)資源，模塊更精煉，管腳數(shù)目更少。LKS32MC03x系列MCU以其功能強(qiáng)大、BOM成本低等特點(diǎn)，已被客戶譽(yù)為“性價(jià)比之王”。

其FAE經(jīng)理周樹明表示：我們?cè)诠た仡I(lǐng)域一直在發(fā)力，未來也會(huì)推出帶以太網(wǎng)接口的MC75x系列，布局更高端的伺服電機(jī)控制的應(yīng)用。

聽聽行業(yè)人士的參會(huì)感受與建議：

在本次電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈交流會(huì)中，參會(huì)者們來自不同領(lǐng)域，帶著各自的期望和目標(biāo)。他們的共同點(diǎn)在于對(duì)電機(jī)產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展抱有濃厚興趣，希望通過這次會(huì)議能夠?qū)W習(xí)到更多的行業(yè)知識(shí)和市場(chǎng)動(dòng)態(tài)。

前美的集團(tuán)變頻電控工程師梁藝堅(jiān)認(rèn)為，Big-Bit每年舉辦的兩到三屆展會(huì)給他留下了不錯(cuò)的印象。Big-Bit資訊作為溝通芯片，下游方案商和整機(jī)廠之間起到了很好的橋梁作用。他希望類似的展會(huì)能夠多舉辦一些，不僅包括電機(jī)應(yīng)用，還有其他組織和器件類的推介會(huì)。而東莞力輝馬達(dá)研發(fā)部工程師童泰山就表示，他已經(jīng)參加過好幾次這樣的會(huì)議了，他覺得會(huì)議做得非常好。在會(huì)議上，他注意到上海貝嶺展示的一款功率器件與他們公司生產(chǎn)的咖啡機(jī)非常匹配。

行業(yè)企業(yè)也給以了會(huì)議高度的贊揚(yáng)。凌鷗創(chuàng)芯FAE經(jīng)理周樹明指出，本次交流會(huì)不僅只是簡(jiǎn)單的介紹，而是朝著一個(gè)交流會(huì)的方向發(fā)展。通過展出的產(chǎn)品性能，吸引了客戶對(duì)他們方案的興趣，這與之前參加的一些展會(huì)有很大的不同。而元能芯科技市場(chǎng)總監(jiān)王磊表示感謝Big-Bit資訊安排了這樣一個(gè)會(huì)議，讓作為新秀的他們有機(jī)會(huì)在這個(gè)展商中展示產(chǎn)品，讓更多的人關(guān)注和了解。

可以看到，本次電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈交流會(huì)為參會(huì)者們提供了一個(gè)寶貴的學(xué)習(xí)和交流平臺(tái)。無論是來自不同領(lǐng)域的硬件工程師、市場(chǎng)經(jīng)理還是其他代表，他們都對(duì)會(huì)議的安排和組織給予了高度評(píng)價(jià)。通過分享自己的看法和感受，并提出建設(shè)性的建議，他們希望未來的會(huì)議能夠提供更加豐富的內(nèi)容和更好的體驗(yàn)。

這次會(huì)議的成功離不開Big-Bit資訊的精心策劃和組織，以及各位參會(huì)者的積極參與和支持。相信在未來的發(fā)展中，電機(jī)產(chǎn)業(yè)將會(huì)迎來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而這樣的行業(yè)交流活動(dòng)將繼續(xù)發(fā)揮著重要的作用，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

讓我們共同期待下一屆電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈交流會(huì)的到來，相信在大家的共同努力下，這個(gè)行業(yè)將迎來更加美好的未來!