先楫HPM6E8Y：突破机器人关节控制多重技术挑战

机器人关节控制是人型机器人和具身智能领域的核心技术，直接决定机器人的运动精度、响应速度和任务执行能力。随着智能制造、医疗机器人和服务机器人市场的快速增长，关节控制芯片需满足高算力、高集成度和低功耗的需求，以实现多自由度的实时协同控制。尤其在人型机器人中，数十个甚至上百个关节的精确协调，不仅需要强大的计算能力，还需高效的通信协议支持，如EtherCAT，以确保高可靠性和实时性。这种技术突破对推动机器人从工业应用走向家庭、医疗等场景具有重要意义，为智能社会的构建奠定了基础。高效的关节控制芯片将助力机器人产业实现更灵活、更智能的自动化解决方案。

2025年5月12日，在东莞市松山湖凯悦酒店举行的第十五届松山湖中国IC创新高峰论坛上，上海先楫半导体嵌入式专家及产品总监费振东先生发表了题为《HPM6E8Y：机器人关节“芯”时代的实时控制芯片》的演讲。费先生向与会者介绍了HPM6E8Y芯片，这款专为机器人关节控制设计的芯片，及其在推动机器人和具身智能发展中的重要作用。他还分享了上海先楫半导体在高性能微控制器（MCU）领域的创新成果及其对行业未来的展望。

HPM6E8Y：机器人关节控制的突破

HPM6E8Y是上海先楫半导体HPM6E系列的最新成员，该系列于2024年6月发布时因其创新性受到业界广泛关注。作为国内首款获得德国EtherCAT从站控制器正版授权的芯片，HPM6E系列在工业自动化领域表现卓越。EtherCAT是一种基于以太网的高带宽、高可靠性工业通信协议，广泛应用于伺服控制器与驱动器之间的连接，尤其在机器人和具身智能领域需求旺盛。

人型机器人通常由多个电机（即“自由度”）组成，少则十几个，多则上百个。完成行走、抓取等动作需要多个电子控制单元（ECU）协同工作。传统机器人多采用RS485等通信协议，但费先生指出，基于以太网的EtherCAT技术正成为趋势，因其高速度和高可靠性。HPM6E8Y在HPM6E系列基础上进一步提升集成度，集成了两个以太网PHY物理层收发器，满足人型机器人对芯片小型化和高集成度的需求。该芯片已广泛应用于多家企业的机器人关节组件开发，展现了其在实际应用中的价值。

机器人关节控制面临多重技术挑战，包括实时性、精确性和低功耗。HPM6E8Y通过高性能计算和优化的通信架构，解决了这些问题。例如，其支持高精度位置反馈和多轴同步控制，能够在毫秒级时间内完成复杂动作的协调。此外，芯片的低功耗设计使其适用于长时间运行的机器人系统，延长设备续航时间。这些特性使HPM6E8Y在人型机器人、工业机械臂和服务机器人等场景中具有广泛应用前景。

HPM6E8Y的技术亮点

HPM6E8Y芯片专为实时控制设计，具备以下核心特性：

·双核600 MHz RISC-V CPU：提供强大的计算能力，满足复杂控制需求。

·大容量片上内存：包含2 MB SRAM，其中每个内核配备256 KB本地存储器，支持零等待高频访问。

·高级以太网通信系统：集成EtherCAT从站控制器、支持TSN（时间敏感网络）的千兆以太网控制器及普通以太网控制器。

·强大的运动控制功能：支持32通道高分辨率PWM，可单芯片控制四轴电机，配备四组高精度位置传感器输入/输出。

·模拟功能：集成四个16位SAR ADC及两个四通道（共八通道）Sigma-Delta数字滤波模块，用于高精度电流和电压感知。

·紧凑封装：提供两种尺寸精简的封装选项——289引脚14x14 mm BGA和196引脚12x12 mm BGA。

此外，HPM6E系列还包括单核版本HPM6E6Y，功能与HPM6E8Y相近，同样采用196引脚12x12 mm封装。相较于HPM6E系列其他产品，HPM6E8Y和HPM6E6Y新增了4 MB闪存和两个100 Mbps以太网PHY，进一步提升集成度。

满足机器人与安全需求，为开发者提供全面支持

HPM6E8Y体现了先楫半导体对机器人关节伺服控制需求的深刻理解，集高算力、电机控制和高速可靠的以太网组网于一体。特别值得一提的是，该芯片集成了先进的信息安全功能。随着机器人进入家庭及敏感行业，信息安全成为关键考量。HPM6E8Y通过硬件加密模块和安全启动机制，确保数据传输和设备操作的安全性，为机器人进入医疗、物流和公共服务等敏感领域提供了可靠保障。

上海先楫半导体不仅提供高性能芯片，还为客户和开发者提供了关节伺服参考设计。该设计以HPM6E6Y为核心，集成在紧凑的PCB上，包含EtherCAT网络接口、MOSFET功率驱动模块，并支持24V低压电机驱动。设计支持EtherCAT CiA 402协议及实时OTA在线升级。先楫公开了硬件和软件设计资料，帮助开发者快速推进产品开发。

为进一步降低开发门槛，先楫还提供完整的开发工具链，包括软件开发套件（SDK）、调试工具和示例代码。这些资源帮助开发者快速验证设计理念并将其转化为实际产品。例如，基于HPM6E8Y的关节伺服参考设计已被多家企业用于开发轻量化、高效率的机器人关节模块，显著缩短了产品上市时间。

机器人与具身智能的广泛布局

上海先楫半导体的产品线覆盖了机器人和具身智能的多种场景。除了HPM6E8Y用于关节伺服控制外，近期推出的HPM5E系列支持总线型运动控制，HPM6P和HPM6R系列适用于非总线型运动控制，而入门级的HPM53系列可用于编码器、传感器等应用。此外，先楫的产品还应用于运动控制器、灵巧手关节、激光雷达及姿态感知单元（IMU），展现了其在具身智能领域的广泛适用性。

在应用场景方面，HPM6E8Y不仅限于人型机器人，还可用于工业自动化中的协作机器人和智能制造设备。例如，在智能工厂中，HPM6E8Y可驱动多轴机械臂，实现高精度装配和快速响应。此外，其高集成度和低功耗特性使其在移动机器人（如服务机器人和物流机器人）中具有竞争优势。这些应用场景凸显了先楫在推动智能制造和机器人产业升级中的重要作用。

自2020年6月成立以来，上海先楫半导体专注于微控制器（MCU）及单片机产品的研发。公司产品以两大特色为核心：一是高性能，聚焦于主频达数百兆赫兹的高端MCU领域；二是采用开源RISC-V指令集架构。成立四年来，先楫已量产发布八大系列产品，构建了较为完整的产品线，覆盖通用MCU及特定应用场景。例如，2021年公司发布了首款双核800 MHz的HPM6750芯片，该产品曾在芯原举办的论坛上首次亮相，受到广泛关注。

随后，先楫推出了通用MCU产品线，包括HPM63系列和最小型的HPM53系列（主频480 MHz，适用于48至100引脚的封装）。除了通用MCU，公司还开发了面向特定领域的芯片，例如HPM68系列，集成了芯原半导体的2.5D GPU，专为图形显示优化。此外，在工业自动化、运动控制及机器人领域，先楫推出了HPM6E系列和近期发布的HPM5E系列。

展望未来，上海先楫半导体将继续深耕机器人和具身智能领域，计划进一步优化芯片性能，扩展产品线以覆盖更多应用场景。公司还致力于构建开放的生态系统，与产业链上下游的合作伙伴共同推动机器人技术的商业化落地。费先生在演讲中表示，先楫希望通过持续创新，为全球机器人产业提供更高效、更安全的芯片解决方案，助力智能技术走进千家万户。

结语

HPM6E8Y芯片是上海先楫半导体在机器人和工业自动化领域创新的里程碑。凭借高性能、先进连接性和紧凑设计，该芯片满足了人型机器人和具身智能应用的复杂需求。结合全面的开发者支持和丰富的产品生态，先楫半导体正推动机器人技术的进步，为智能、安全的机器人解决方案走进千家万户和各行各业奠定基础。随着机器人产业的快速发展，HPM6E8Y及其系列产品无疑将在全球市场中扮演重要角色。