人形机器人主控五大技术趋势，推动MCU技术全面升级

人形机器人近年来在公众视野中的快速崛起，例如宇树机器人登上春晚舞台，北京亦庄的机器人马拉松比赛等等。这些事件不仅展示了人形机器人技术的成熟度，也反映了社会对这一领域的广泛关注。机器人产业的迅速发展得益于多方面的技术进步，尤其是主控芯片的性能提升。在今日召开的第五届RISC-V中国峰会-嵌入式分论坛上，先楫半导体产品总监及嵌入式专家费振东指出，人形机器人对主控芯片的需求集中在五个关键趋势：高算力、高精度运动控制、高实时性同步通讯、高集成度与小型化，以及高安全性和可靠性。这些趋势不仅是技术发展的方向，也是上海先楫半导体的RISC-V MCU产品研发的重点。

在高算力方面，费振东强调了机器人对强劲计算能力的需求。这种需求不仅体现在机器人“大脑”需要处理复杂的AI推理任务，还体现在各个关节和部件的控制单元上。现代人形机器人需要在运动、感知和决策等方面实现高度协调，这要求主控芯片具备强大的计算能力。费振东提到，MCU从8位到32位的演进是行业发展的缩影，而32位MCU的性能近年来显著提升。上海先楫半导体的第一代产品6750集成了两个800MHz主频的RISC-V CPU，这一性能在国内高性能MCU市场中具有竞争力，尤其在国际主流厂商占据主导的高端市场中填补了国产芯片的空白。这种高算力设计使先楫的MCU能够支持机器人复杂任务的实时处理，例如在机器人马拉松或拳击大赛中展现的高精度动作控制。

高精度运动控制是费振东分享的另一个重点。他指出，现代人形机器人主要依赖高性能伺服电机进行运动控制，而这些电机对速度、位置和力矩的精确控制提出了极高要求。与传统电机（如电风扇电机）不同，伺服电机需要配合一系列专用外设，包括高精度的PWM控制模块、ADC模块（用于力矩和电流感应）以及位置编码器模块。费振东特别提到，当前机器人行业倾向于使用绝对式编码器，这类编码器通过高精度协议实现位置反馈。先楫半导体的MCU通过集成可灵活编程的编码器模块，能够适配市面主流的绝对式编码器接口，这一设计显著提升了芯片在机器人运动控制中的灵活性和兼容性。这种模块化的硬件设计理念，不仅降低了开发者的适配成本，也为机器人系统的快速迭代提供了技术保障。

在实时通讯方面，费振东分析了人形机器人复杂系统的通讯需求。一个典型的人形机器人可能包含数十个自由度，例如灵巧手可能拥有近20个自由度，每个自由度都需要一个电子控制单元（ECU）进行精确管理。这些ECU通过高实时性、高同步性的通讯网络协同工作，以实现精准的动作协调。传统上，机器人系统可能使用RS-485等总线技术，但费振东观察到，行业正向基于以太网的高速、高带宽通讯网络迁移，例如TSN（时间敏感网络）等第三代工业实时以太网技术。这类技术在工业自动化领域已较为成熟，其高带宽和低延迟特性非常适合机器人系统对实时性的苛刻要求。先楫半导体的MCU产品通过支持以太网通讯协议和相关参考设计，为客户提供了高效的网络解决方案，助力机器人系统的整体协同性。

信息安全和高可靠性是费振东提到的另一个重要趋势。随着人形机器人逐渐进入家庭、医疗、军事和金融等敏感领域，其安全性需求显著提升。与传统工业领域更注重性能和性价比不同，机器人作为高价值目标，容易成为黑客攻击的对象。现在行业共识，信息安全和功能安全可能成为机器人行业的标准要求，甚至上升为国家标准。而先楫半导体在产品设计中已开始考虑这些需求，例如通过硬件加密模块和安全启动机制增强芯片的安全性。这种前瞻性布局不仅满足了当前客户的需求，也为未来机器人进入更广泛应用场景奠定了基础。

高集成度和小型化同样是机器人设计中不可忽视的趋势。费振东提到，人形机器人的尺寸通常与人类相当，这对嵌入式系统的PCB尺寸提出了极高要求。客户普遍希望芯片和系统设计能够尽可能小型化，以适应紧凑的机械结构。先楫半导体在2025年初的拉斯维加斯CES展会上发布了一款高集成度产品，集成了两个600MHz RISC-V CPU，并支持EtherCAT总线设计。这种设计不仅提供了高性能计算能力，还通过集成化的硬件和软件参考设计降低了客户的开发难度。此外，先楫的MCU在传感器、激光雷达和姿态管理模块等机器人子系统中也有广泛应用，展现了其在机器人生态中的多功能性。

从2000年成立至今，先楫半导体在短短五年内完成了从通用MCU到专用MCU的转型，推出了8个系列产品，覆盖从高性能到高性价比的广泛应用场景。这种快速的产品迭代和市场布局得益于先楫与客户、投资方及合作伙伴的紧密协作。费振东强调，先楫的产品不仅在性能上对标国际大厂，还通过定制化的参考设计和支持服务，为客户提供了从硬件到软件的完整解决方案。这种全栈式支持模式在国产半导体行业中具有一定的独特性，尤其在机器人这一高技术壁垒领域，能够有效降低客户的开发门槛。

通过费振东的分享，可以看出人形机器人产业的快速发展正在推动MCU技术的全面升级。上海先楫半导体凭借在高算力、运动控制、实时通讯、集成度和安全性等方面的技术积累，已在这一赛道占据了重要位置。从高算力的RISC-V CPU到灵活的编码器模块，再到支持以太网通讯的参考设计，先楫的产品为机器人行业的快速发展提供了关键支持。同时，其对信息安全和小型化的重视也反映了行业对未来应用场景的深刻洞察。随着人形机器人逐步走进公众生活，先楫半导体等国产芯片厂商的崛起，不仅填补了国内高性能MCU市场的空白，也为中国在全球机器人产业中的竞争力提升贡献了力量。