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国产芯片持续创新,“芯”未来拓展应用边界

2024-07-19 10:03 来源:PSD功率系统设计 作者: 刘洪

兆易创新(GigaDevice)携80余款存储、MCU产品创新方案亮相2024年慕尼黑上海电子展,从工业数字能源汽车电子,到物联网和消费电子领域,兆易创新凭借突破性的技术革新、多元化的产品阵容、深入的市场钻研,全面展现了追求卓越和开放创新的理念,为客户带来了前所未有的便捷和智能体验。

会上,兆易创新存储器事业部市场总监薛霆微处理器事业部产品市场总监陈思伟还接受了记者采访,介绍了本次展品的亮点及应用潜力,并分享了兆易创新对当前市场趋势的一些思考和规划。

01

GD32H7开启智能应用新篇章

兆易创新在本次展会上重点推荐了基于强大算力支撑、突破性能边界的超高性能微控制器(MCU)GD32H7的一系列解决方案。GD32H7系列产品具有卓越的处理能效、丰富的连接特性、多重安全机制,标志国产MCU在高端应用领域迈出了坚实步伐,为中国智能制造的发展注入了新动力。据悉,早在去年10月,GD32H7系列已正式迈入量产阶段,为市场带来稳定可靠的产品供应。

国产芯片持续创新,“芯”未来拓展应用边界

GD32H7产品阵容包含三个系列,共27种型号,可满足不同用户和应用场景的多样化需求。从数字信号处理、电机变频控制到电源管理、储能系统,再到民用无人机技术、音视频处理及图形图像处理等领域,均能看到其身影。值得一提的是,凭借其超高的主频和大容量存储空间,该系列MCU还能轻松驾驭机器学习与人工智能(AI)等前沿科技,为高端创新应用提供强有力支持。

在技术层面,GD32H7系列MCU采用基于Armv7E-M架构的600MHz Arm® Cortex®-M7高性能内核,独特的6级超标量流水线架构支持分支预测,结合高带宽的AXI和AHB总线接口,共同实现更高的处理性能。此外,该系列还内置了高级DSP硬件加速器、双精度浮点单元(FPU)、硬件三角函数加速器(TMU)及滤波算法加速器(FAC),极大地减轻了CPU负担,显著提升了系统整体处理效率。

据了解,在最高主频下,GD32H7系列MCU的工作性能高达1552 DMIPS,并在CoreMark®测试中取得了2888分的优异成绩;相较于同主频竞品,其代码执行效率提升约10%,与Cortex®-M4产品相比,性能更是提升了40%以上,充分展现了其强大的市场竞争力。

02

四大领域解决方案精彩呈现

展会上,兆易创新集中展示了GD25/55 SPI NOR FlashGD32系列MCU在数字能源、工业自动化、汽车电子、物联网和消费电子等多个领域的创新应用解决方案,彰显了国产芯片在推动产业智能化进程中的关键作用。

• 数字能源领域

采用GD32H7系列超高性能MCU的AI直流拉弧检测方案,利用深度卷积神经网络实现高速、高精度的拉弧检测,并提供便捷的数据采集和模型训练工具,助力用户高效部署,适应各种复杂多变的工作环境。

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采用AI算法的直流拉弧检测方案

基于GD32F527高性能MCU和GD32VW553 RISC-V Wi-Fi 6 MCU的无线能源监控通讯方案,提供以太网、RS485、USB、SDIO等丰富接口资源,支持Wi-Fi和蓝牙双模通信,适用于光伏逆变器、储能电池等设备的数据通信和采集,实现实时工作状态的采集处理和监控。

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无限能源监控通讯方案

基于GD32E51x系列的500W PFC+LLC数字电源解决方案,通过优化PFC和LLC拓扑结构,实现高效、稳定的电源输出,广泛适用于电机控制、设备供电、LED灯组供电等应用场景。

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GD32E51x 500w PFC+LLC数字电源解决方案

• 工业领域边缘计算

基于GD32H7系列超高性能MCU的Profinet工业以太网解决方案,采用基于Arm® Cortex®-M7内核,支持更快的执行效率,内置4MB Flash及1MB SRAM,单芯片可运行多协议;使用软协议栈方式,只需简单的外围器件即可实现协议通信。

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GD32H7 Profinet工业以太网解决方案

基于GD32H7系列超高性能MCU的EtherCAT伺服从站应用方案,采用标准CIA402协议,通过TwinCAT实时控制;支持多种轮廓位置模式下梯形曲线规划;速度观测器的实时速度观测提高了速度的平滑性和响应速度。该方案体现了GD32H7强劲性能、高实时性、高集成度在高精度运动控制系统中的优势。

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GD32H7-EtherCAT伺服从站应用方案

基于GD32H7的AI语音识别方案利用Sensory平台实现高效关键词训练,支持多语言和多关键词识别,并能在MCU端侧部署轻量化模型。它具备实时语音处理功能,包括人声检测、噪声抑制等,确保准确识别用户指令,并通过LCD屏实时显示识别结果。

此外,LVGL/emWin/ThreadX RTOS GUI方案,以直观的用户界面简化了工业设备操作,支持远程控制和数据监控;AI语音识别方案引入了先进的语音识别技术,实现了高效的人机交互,提升了操作效率和便利性。

国产芯片持续创新,“芯”未来拓展应用边界

GD32H7 ThreadX RTOS-LCD GUI解决方案

GD32H7系列可以说是兆易创新的明星产品,但它是在国外厂商之后推出的,如何做到后发制人,抢夺到先入者的市场?陈思伟表示,该系列主攻工业高性能市场,填补了国内高性能M7内核产品在工业自动化和数字能源领域的空白,缩小了与国际品牌的差距

我们注重场景化定义产品,解决客户痛点,提供差异化产品规格,结合客户需求提供高可靠的产品和服务;在生态协同方面,我们整合系统周边半导体器件资源,提供整体的国产化解决方案,帮助客户降低开发成本和门槛,从而在激烈的市场竞争中占有了一席之地。”他说。

谈到当前非常火爆的AI应用,陈思伟认为,在边缘计算领域AI与MCU的结合已经成熟,已在工业、消费电子等多个场景广泛应用。兆易创新紧跟AI落地场景,如工业缺陷检测、可预测性维护、可穿戴设备生物特征识别等,同时布局整合AI相关技术资源。公司目标是在AI与MCU结合的市场增长中占据有利地位,通过提供成熟的AI解决方案,如AI拉弧检测系统,满足客户需求,加速产品推广和市场拓展。

他补充说:“在MCU与AI结合方面我们采取灵活的策略。一方面,可以将MCU与NPU或DSP相结合,实现对简单控制通信和复杂算法的处理;另一方面,也考虑推出集成高算力AI核的单芯片解决方案,以满足AI算法模型的计算需求。”

• 汽车领域

基于GD32A503 MCU的汽车直流无刷电机控制系统,具备自主定义的IP和国产替代能力,通过了IATF16949和AEC-Q100标准认证,提供ISO26262安全机制。该方案结合定时器生成PWM信号和DSP指令集,实现对车内执行器的精确控制,主要应用于水泵、燃油泵、散热风扇、暖通空调和座椅电机等关键部件。

基于车规级MCU GD32A503的汽车LED流水转向灯,能够实现更复杂的时序逻辑和亮度控制,确保符合国家GB17509标准的转向灯频率要求。它通过LED灯的逐个点亮或闪烁,创造出流动的光带效果,不仅提升了车辆外观的时尚感和科技感,还可以引起其他车辆及行人的注意,提高行车安全性。

另外,兆易创新还展示了基于GD32A503车规级MCU和GD25 SPI NOR Flash的全国产化数字仪表方案采用GD32E230 MCU设计的多款高性价比充电桩方案;以及基于即将推出的GD32A7系列的自适应矩阵大灯车身控制和BMS等参考设计

据了解,搭载GD25/55 SPI NOR Flash的汽车电子解决方案以其高速、大容量特性,支持DTR和ECC功能,确保数据存储的高可靠性,已成功应用于芯驰、黑芝麻、联阳ITE等国内外主流平台。在智能座舱、智能驾驶等领域,这些Flash产品提供了强大的代码及数据存储支持。

国产芯片持续创新,“芯”未来拓展应用边界

搭载GD25LF256F的黑芝麻A1000智能驾驶方案

事实上,兆易创新已在汽车行业布局多年。薛霆指出,随着新能源汽车的快速发展,公司的Flash产品需求日益广泛,涵盖摄像头、雷达、ADAS、显示屏等多个应用领域;车规Flash产品已通过AEC-Q100认证,能够满足高温度、高可靠性的车规要求,且在功能安全和数据安全方面持续优化。面对市场竞争加剧的状况,公司将继续提升产品性能,确保产品质量,以满足汽车行业的严格标准。

他表示:“我们在汽车市场的定位是积极参与并推动国产替代。随着新能源汽车市场的快速发展,我们不断扩充产品线,满足新的应用需求;同时紧跟新能源汽车架构的演进,利用自身的技术优势,满足市场的新变化和新需求。”

• 物联网及消费领域

基于GD32L235低功耗MCU的智能键盘方案,支持常用功能、截屏、语音助手唤醒、背光控制等多种智能功能,同时支持唤醒手机功能和通过外扩键盘给所连接手机充电功能,实现了更低的键盘睡眠功耗。

国产芯片持续创新,“芯”未来拓展应用边界

GD32L235智能键盘方案

基于GD32VW553无线双模MCU连接方案基于RISC-V内核,支持Wi-Fi 6和BLE 5.2,符合Matter标准,具备强大的智能家居设备兼容性和互操作性。

基于GD32E235的吸尘器电机控制方案,通过120度方波驱动和频率注入法启动并实现高效电机控制,其空载转速可达100000rpm;24V供电时,电机额定功率为350W,能够实现定转速或恒功率运行,负载工作效率在50%以上。

03

洞察市场趋势

期间,薛霆和陈思伟也分享了兆易创新在对当前市场的一些洞察。

国产芯片持续创新,“芯”未来拓展应用边界

关于通用MCU市场,陈思伟认为,今年该市场整体呈现“卷”态,供大于求,尽管经济正在逐步复苏,但内需尚未完全提振。上半年,消费电子市场,如白色家电、清洁电器和电子烟等市场有所复苏,而工业市场仍在消化库存。他预计,下半年工业市场将略有复苏。得益于去年的新产品布局和客户项目设计导入,兆易创新对今年整体市场保持乐观。

对于NOR Flash市场,薛霆表示,受益于全球补库存和部分行业需求提前释放,上半年该市场表现良好,出货量超过去年同期。电力、新能源、物联网和消费电子等行业需求比较旺盛。不过,618销售数据显示消费电子市场仍然疲软,预示了下半年消费类市场的不确定性。

“通常Q3为旺季,但今年可能因行业竞争加剧和市场内卷而旺不起来。兆易创新的对策是,继续推出更先进工艺的创新产品,提升竞争力,满足更多客户的需求。”他说。

他补充道,去年下半年以来,国际存储大厂因需求不足主动减产,导致供需关系得以平衡。随着需求回暖,市场出现了缺货,进而推高了存储产品价格。DRAM等大容量存储产品价格上涨明显;小容量存储产品也遵循着一定市场规律,受大容量存储价格变动影响,可能会在一段时间后出现价格反弹。不过,市场需求的持续性和稳定性仍有待观察。

04

写在最后

在2024年慕尼黑上海电子展上,兆易创新展示了其80余款前沿存储、MCU及电源产品,GD32H7系列MCU尤为亮眼,标志着国产MCU在高端市场的重大突破

兆易创新将精准把握市场动态,以技术创新为核心驱动力,积极应对MCU市场供需挑战,聚焦工业市场的复苏;在NOR Flash领域,将抓住市场机遇,同时关注消费市场波动,持续推出创新产品以增强竞争力。

此外,兆易创新将紧跟AI与MCU融合趋势,积极布局AI技术,提供成熟解决方案来满足市场需求。在汽车行业,公司凭借丰富的产品线和高质量标准,积极参与国产替代,助力新能源汽车市场发展。

未来,兆易创新将继续加大研发投入,提升产品性能,推动国产芯片产业蓬勃发展,为各行业应用注入强劲动力!

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