国产工控MCU/SOC推动工业4.0的发展

芯片赋能，智造升级！由芯师爷主办，深圳电子智能制造展、深圳工业展、深圳机械展协办的“2021中国芯&智能制造创新峰会”在深圳国际会展中心举办。数百位中国芯与智能制造产业人士齐聚一堂，共同探讨芯片赋能下，智能制造产业发展的新机遇。

随着工业基础设施数字化、智能化的不断深入，工业应用市场的新需求给半导体行业带来更多机遇和挑战。作为实现智能制造的基础，工业互联网的建设需要广泛采用微电子产品，如处理器、传感器、微控制器和通信芯片等。

它的发展必将进一步提升集成电路在工业体系内的应用规模。据研究机构Omdia数据分析，2020-2024年预计全球工业半导体市场规模年均复合增长率为4.9%，到2024年，全球工业芯片市场销售规模将达623亿美元，增长率为26.9%。

风口当前，国产工业芯片力量也在悄然崛起，珠海极海半导体有限公司（以下简称“极海半导体”）就是其中的“黑马”之一。

在举办的“2021中国芯&智能制造创新峰会”上，极海半导体的工控资深市场经理宫斯亮带来了《极海国产中高端工控MCU/SOC助力工业4.0》的主题演讲，深度剖析极海半导体凭借自身的技术积累和资源优势为行业带来的革新。

立足有道

本土出发 构建技术基石

极海半导体成立于2019年12月，前身为艾派克物联网芯片事业部，是专业的32位工业级通用MCU及工业互联网SoC-eSE安全芯片产品和方案提供商，致力于为工业控制、消费电子、智能家居以及汽车应用等领域提供优质的产品与服务。

极海半导体传承了母公司艾派克微电子20年的集成电路芯片设计经验，拥有位于珠海、上海、杭州、美国北卡罗来纳州四大研发中心，团队成员超500人。近年来，团队与浙江大学、郑州大学等国内多所高校建立“产学研”的合作关系，并在智慧家居、高端消费电子、工业控制、智慧能源、通信设施五大领域与多家头部企业建立合作关系。

尽管极海半导体进入MCU行业时间尚短，但其通用MCU产品已经成功进入国产工控龙头企业。截至目前，极海半导体累计批量的客户已超过1000家。

在产品运营上，公司提供可靠性保障平台，实现产品快速上量。首先，极海半导体在研发实验室上达到国内高水平，目前已通过国家级CNAS实验室认证，并拥有检测、失效分析、可靠性、电性、应用五大实验室。

其次，产品芯片通过了完整的可靠性测试，极海半导体可以根据客户的需求进行不同种类芯片的筛选。比如，极海半导体可以提供超过工业温度范围，工作温度覆盖-45℃~+125℃的芯片。

破局有术

应用持续落地 技术持续创新

据IHS数据统计，2008-2018年间，中国MCU市场年平均复合增长率为7.2%，是同期全球MCU市场增长率的4倍，2019年中国MCU市场规模达到256亿元。预计到2022年，中国MCU市场规模将达到319.3亿元，市场增长速度仍将领先全球。

在市场前景广阔的情况下，另一份来自研究机构Omdia的数据报告则显示，在中国工业MCU应用市场中，国外厂商占据90%的市场份额。

目前国内MCU厂商主要在消费电子、智能卡等中低端应用领域竞争，但在市场潜力大且利润高的工业控制、汽车电子和物联网市场，都被国外的MCU厂商垄断。

高端应用领域的市场份额可以说是国内各大半导体企业紧盯的宝地，而宫斯亮在峰会上也表示，在贸易战和疫情的影响下，国产芯片迎来转机，极海半导体也瞄准了中高端工控市场。

极海半导体目前已有基于M0+、M3、M4的MCU，并且已经应用到包括变频器、电机驱动器、伺服器、逆变器、BMS管理等工控行业。比如，目前极海半导体基于Cortex-M0+内核的就有三个方案。

第一个是BMS储能方案，其采用APM32F072芯片，支持睡眠、停止、待机等低功耗模式，能有效实现更长的续航。同时，方案还支持宽电压、远程控制、OTA升级等，目前这款产品已经通过USB-IF的认证，确保极海半导体有效的产品出口。

第二个是HMI的应用方案，这是基于APM32F030芯片，内置CRC计算单元及DMA通道，确保LCD不卡顿，有效提高刷新频率。此外，其外设设置也极为丰富，能同时挂上NFC、蓝牙等多个外设，在UART支持蓝牙模块接口和Debug接口，实现程序下载、参数设置、数据交互等功能。

第三个是APM32F003传感器应用方案，其ESD等级达到8VK，具备强大的抗干扰能力。5V供电下能支持睡眠、停机、待机等低功耗模式，同时能线上支持内置12bit的高精度ADC，并集成HSI内部高速振荡器，全范围内精度控制在正负3%以内，有效提升传感器采集、处理信息的灵敏度和稳定性。

此外，基于ARM Cortex-M3内核的APM32F103 电机控制应用方案，目前已通过IEC61508功能安全认证、USB-IF测试认证，符合工业级高可靠性标准。

其支持主流FOC算法库，并采用霍尔传感器作为同步信号，使用FOC实现正弦波控制，有效保障电机稳定运行。同时还内置FPU，支持浮点乘法运算，支持无传感器、观测器反正切运算及高频注入等。

除了基于ARM内核的通用MCU，极海半导体还有基于国产C-SKY的内核芯片，在这方面以工业互联网嵌入式大安全主控芯片为主，宫斯亮表示，目前的大川GS300、GS400、GS500和GS600四大系列可以说是公司的拳头产品。

目前，GS300和GS400主要运用在工业打印机、扫码枪上，以及部分计量系统，远程控制系统等，其中GS300芯片已通过国密二级认证，成功应用于能源智能终端设备中，保障能源网络安全可靠。

而GS500和GS600分别是四核和七核的SoC，这两款芯片共同的特征是具备丰富的外设，包括以太网、LCD、PWM等，其应用场景主要在工业控制、AMI和HMI系统，负责信息处理、搜集、传送等。

另外，宫斯亮在峰会上还透露，极海半导体将在今年六月或七月发布M7内核的MCU，这颗MCU主频最高可以达到500兆赫兹，在外设上包括集成USB、集成以太网和CAN通信。

从技术突破到产品运营，从应用落地回到技术再创新，极海半导体一直在推动国产工业芯片发展的路上持续发力，在当前整个半导体行业面临紧缺的情况下，国产替代势在必行。

但工业半导体的国产之路也并不好走，技术、应用、信念缺一不可，正如极海半导体一直以来所强调的——相信，坚持，突破。
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