光伏儲能風口之下，國產MCU加速突破_風聞
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近年來，智能化逐漸成為電子產品的主流需求，MCU作為銜接物理世界與數字世界的橋樑，在汽車電子、工業控制、新能源、智能生活等諸多領域迎來新的市場增量，也面臨着更高的技術規格和生態建設要求。
尤其是在工業領域，隨着低碳發展戰略成為國家戰略，以風電、光伏、新型儲能技術為代表的新能源電力體系正快速上升為我國能源結構主體，市場需求提速。與此同時，智能製造業的快速發展也給變頻器、伺服驅動、電機控制等領域帶來了新市場增量。
其中，MCU作為光伏、儲能和工控等領域中不可或缺的關鍵部件，以高效節能的控制特性，在光伏逆變器、充電樁、中高壓儲能、變頻器、伺服控制、UPS和數字電源等場景中應用廣泛，這些場景對MCU的運算速度、接口數量和支持的存儲空間等提出了更高要求。也正是由於包括光伏和儲能等在內的市場高度景氣，持續提升了MCU的出貨量。
據Yole研究報告顯示，2023年全球MCU市場規模約229億美元，預計至2028年將以5.3%的年複合增速達到320億美元。
過去多年以來，在設計創新和工藝突破等驅動下，MCU已經在低成本、低功耗、高處理效率和高性能等特性方向有了長足的進步。如今產業轉型升級機遇湧現，追求更高性能和實時性的MCU已成為行業趨勢。
**MCU市場機遇湧現，**華太電子強勢出擊
在市場規模持續擴張的走勢下，圍繞智能化趨勢下MCU市場需求和技術需求的變化、MCU的創新突圍方向，以及MCU供應商如何打造差異化優勢等關鍵點，行業廠商展開了新的博弈。
尤為值得關注的是，全球MCU市場長期以來基本由海外芯片巨頭壟斷，特別是用於實時控制的MCU產品，基本被幾個海外廠商壟斷。但在近年來的技術追趕和國產替代風潮的多重因素驅動下，本土MCU產品正處於“從無到有”、“從有到多”、“從多到強”的進程中，華太電子作為本土半導體行業的佼佼者，正在助推新的發展浪潮。
華太電子成立於2010年，以賦能智慧科技、共創低碳世界為使命。目前重點關注兩個領域：一個是萬物互聯，另一個是新能源。在新能源賽道領域，華太電子的產品主要服務於光伏與儲能逆變器、UPS、儲能電池包、伺服控制器、變頻器、OBC、車載配電、車載DC-DC等，為行業客户提供產品和服務。
6月14日，在SNEC第十七屆(2024)國際太陽能光伏與智慧能源(上海)大會暨展覽會期間，華太電子召開Copter E001新品上市發佈會，致力於以創新的技術優勢、產品方案和完善的生態佈局能力，為行業更好向前發展助力賦能。
**Copter E001 MCU，**實現新突破！
華太電子SoC產品線CPO朱楊飛表示，華太電子Copter E001系列32 位MCU針對採集、處理和驅動進行了優化，可提高工業電機驅動器、太陽能逆變器和數字電源等應用中實時控制的閉環性能。產品擁有豐富的通信和控制外設，滿足各種實時控制和信號處理需求，為工業自動化和電力電子提供可靠解決方案。
據悉，Copter E001系列包括已量產的ARM Cortex-M7 37x單核子系列和ARM Cortex-M7 37x雙核子系列，產品將於6月陸續開放樣片和開發板的申請，9月起正式量產供貨。此外，基於ARM Cortex-M52的子系列MCU還正在開發中。
從具體性能參數來看，HS32F7S37x和HS32F7D37x擁有超高性能的算力與存儲資源，其主頻均高達300MHz，其搭載的ARM Cortex M7內核具有6級流水線和雙發射架構，單核性能可達642DMIPS，是Cortex M系列中最強內核之一，有效支持實時控制的算力需求。
同時，該內核搭載了低延遲的分支預測模塊，支持單精度浮點計算單元和DSP指令，搭配硬件函數加速單元(TFU)，可大幅減輕內核負擔，有效提升處理效率。
存儲資源方面，該系列產品最高支持2MB eFlash和256KB SRAM系統緩存，每個CPU額外搭配2塊128KB可配置的超大緊耦合內存（ITCM與DTCM）以及16KB高速緩存（I-Cache），提升eFlash的處理效率，確保關鍵指令與數據的高效執行；此外，產品豐富的外部存儲擴展接口，支持訪問SDRAM、SRAM、NOR-Flash等多種片外存儲器。
值得關注的是，華太電子37x系列MCU的外設資源大幅擴容，模擬性能也得到空前提升。
從其結構框圖中也能看到，37x系列MCU集成了大量通用外設資源，包含4個UART、2個I2C、3個SPI、USB2.0 Master/Slave以及3路CAN-FD控制器等接口，可以滿足芯片互聯與外設控制需求，也為變頻器、伺服器提供了很好的優勢。
37x系列MCU針對集成的模擬和控制外設進行了功能增強，配備4個獨立ADC子模塊，最高可達20個通道，並提供16bit（3.5MSPS）、12bit（7MSPS）精度支持用户可選配置。芯片集成了24個PWM通道，包含16個HRPWM（100ps分辨率），同時內置DAC功能的增強型比較器及增強型捕獲模塊，可為高速高精度控制需求的閉環應用提供硬件支持，實現高精度採樣率和快速響應。
相較現有的高性能產品，華太電子Copter E001系列MCU得益於高主頻、存儲資源、增強型模擬及控制外設等特性優勢，可廣泛應用於數字電源、伺服與變頻控制器、光伏/風能/儲能逆變器、UPS電源、充電樁和機器人等實時控制場景，幫助終端產品提高性能、降低功耗、增加集成度和安全性，為客户提供高性價比的解決方案。
除了上述優勢，華太電子MCU的另一關鍵特色——低功耗，也值得開發者重點關注。
雖然低功耗不是工業應用領域的專屬要求，但伴隨全球大力推進“碳達峯”、“碳中和”戰略，市場對MCU低功耗的要求勢必會越來越高，這對華太電子MCU而言無疑是利好消息，有望得到客户的廣泛認可。低功耗也意味着更低的温升，逆變器等設備內部温度很高，如果MCU自身的温升，勢必影響工作主頻和系統能夠穩定性，Copter E001產品也支持125℃的工作結温。
據透露，華太電子目前還正在規劃新的MCU產品路線圖，例如計劃在2025年發佈基於RISC-V架構的高端MCU以及Cortex M52中端系列產品；同時在AI浪潮下，華太也計劃在MCU端提升邊緣計算的能力，開發基於硬件的邊緣計算MCU，預計在2026年發佈更高性能產品，以應對未來高頻的應用需求。
通過開發系列產品，豐富MCU矩陣，華太始終致力於為客户提供更好的平台，拉開與競爭對手的差距，建立更深的護城河。
**國產MCU，**乘上光伏儲能市場東風
在半導體技術不斷進步的背景下，MCU多年來在向着高性能、低功耗、高集成的方向發展，以適應更加複雜和高效的應用場景。另外，為了滿足特定應用領域的需求，定製化和專用型MCU將成為一個重要的發展方向。
上文有提到，華太電子Copter E001系列MCU能完全滿足高端的逆變、儲能、變頻、伺服、電源等應用需求。
以近年來異常火爆的光伏和儲能市場為例，中國是光伏製造和消費大國，而逆變器作為光伏發電和儲能領域的重要部件，國內誕生了華為數字能源、陽光電源、固德威、古瑞瓦特、上能電氣、錦浪科技等多家公司。
整體市場表現活躍的背後，也為供應鏈企業進入光伏和儲能系統提供了市場機遇。
然而，這些應用領域也常被稱作任務關鍵型系統，此類應用對實時性、處理能力與功能安全要求都很高。在這個過程中，作為逆變器核心元件的MCU已成為發揮系統最大效率的關鍵，逆變器滲透率提升將為上游工業MCU市場帶來增量需求。
華太電子SoC產品線市場總監鄧海鵬表示，當前隨着雙向儲能逆變器（PCS）等應用市場的不斷發展，集成儲能的混合系統正在成為主流，也對MCU性能帶來了控制雙向能量轉換的挑戰。
對此，MCU芯片亟待做出優化，需要滿足幾點要求：
算力要強：需要支持各個子系統間的任務快速響應及切換，對複雜算法能夠提供一系列的硬件加速功能。片內資源豐富：逆變器系統為了支持除了實時控制之外諸多控制和保護邏輯，所以代碼量快速上升，片上豐富的RAM資源和Flash資源對於代碼升級以及平台兼容性也是至關重要的。外設強大：如ADC、比較器、DAC、PWM、通訊類外設及GPIO等，在提供足夠通道數量的情況下，還要具備更高精度及更快的響應速度，同時還需要很好的支持各個外設之間的靈活關聯、互動觸發等特性。華太電子Copter E001系列MCU可憑藉主頻高達300MHz的ARM Cortex-M7內核，大容量存儲優勢，可提供強大算力，高效地處理逆變器的複雜控制算法，降低信號延遲，為實時信號鏈中儘量節省每個週期的時間。
相比純軟件算法為CPU帶來的巨大負擔，華太Copter E001搭載的TFU硬件加速單元可帶來40%以上的速度提升，可極大節省CPU開銷，提升系統的響應速度和穩定運行能力。
華太電子強調，光伏逆變器的目的是將可獲取的最大功率的清潔能源反饋入網，為了確保這一點，功率級電壓和電流必須被精確採樣，並且需要為DC-DC和DC-AC中的電源開關準確生成PWM。
因此為了滿足光伏逆變器高效率、高精度和高可靠性要求，華太Copter E001系列MCU配備多路高精度ADC和高精度ADC保證了實時的環路控制，支持三角函數硬件加速，PID、FOC、PR等應用算法執行速度優異，既保證了採樣電路的高精度與高效率，又滿足了逆變器的複雜控制需求。
此外，憑藉豐富的模擬外設及通訊接口，Copter E001還可滿足逆變電路的過温、過壓、欠壓等監控保護，以及與外界通訊、數據採集和傳輸等智能化控制的需求。
展望未來，光伏和儲能市場正在朝着智能化發展，未來的智能光、儲系統將會集成更多高端技術，如AI算法的融合可以讓逆變器更智能主動的運行系統診斷，提高系統安全級別，因此也對系統中的採樣點的數量、精度及速度提出了更高要求。
從性能來看，華太Copter E001系列MCU可以滿足在無需集成額外的硬件NPU的前提下，滿足邊緣的AI算力需求，同時華太Copter E001集成的4個獨立ADC子系統(20ch)，可很好的支持多路並行採樣需求，同時高達12bit（單端7Msps），16bit（差分3.5 Msps）均能很好的滿足拉弧檢測對ADC採樣速度的需求。
而縱觀行業格局，在光伏儲能市場上，此前主流控制芯片長期被國外DSP統治，不過現在國產MCU也開始覆蓋越來越多的光伏和儲能應用。依靠華太電子MCU的高算力、高模擬特性，未來將逐步在逆變器、UPS、電能質量監測、保護裝置等多個應用遍地開花。
**電機控制市場，**Copter E001優勢突出
在工業控制領域，MCU作為實現工業自動化的核心部件，被廣泛應用於變頻器、伺服驅動、工業機器人等關鍵場景。近年來，工廠自動化和工業物聯網的普及都會增加工控MCU的用量。
眾所周知，工業電機控制系統是一種典型的實時控制系統，該應用具有控制算法複雜，軟件狀態機與模式切換繁瑣，保護方式多樣等特點，對包括實時性、可靠性、穩定性等在內的MCU整體性能要求較高。
因此，為了提高控制精度，需要儘可能地提高系統的響應速度。實時MCU是實時控制系統的核心，其性能是決定實時控制系統響應速度的最關鍵因素之一。
這也正是華太Copter E001系列MCU的優勢所在。
通過與海外頭部廠商競品進行感應電機控制基準對比Benchmark測試得出，華太Copter E001具有主頻高、算力強的優勢，可以使用CMSIS三角函數庫，並且具有硬件加速單元TFU。
同時，實時性和計算能力也是ARM Cortex-M7核心架構的優勢所在，基於此，Copter E001產品二階濾波提升41%-71%，雙發射和分支預測等特性具有明顯的計算優化；電機控制執行時間也僅為競品用時的80%。
此外，在充分利用其MCU內部資源情況下，Copter E001能顯著提高電機的實時響應速度和工作效率，進而幫助客户簡化電路設計，提升產品性能，降低開發成本。
長期以來，國內電機控制芯片市場由歐美國際大廠主導，本土企業起步較晚，市佔率較低。近年來，隨着國產MCU不斷崛起，眾多國產廠商快速成長，在電機驅動控制芯片細分領域的技術積累優勢突顯。
結合此次華太電子在電機驅動控制領域的技術積累和新產品推出，其在實時性、精度、可靠性、集成度等關鍵技術指標上媲美業界一流廠商，且為客户提供穩定供貨及本土化服務，進一步為國產中高端工控MCU市場助力賦能。
**軟硬件生態，**MCU的另一個競爭維度
眾所周知，MCU供應商的競爭維度，一方面體現在芯片設計能力上，做出優秀產品需要深入理解目標應用，採用定製化設計，找到性能和成本之間的平衡，提供設計規格的最優解。
另一方面，MCU不僅是產品的競爭，生態建設能力也是MCU廠商要重點佈局的關鍵。為了更好地支持開發者和客户，MCU廠商需要加強生態系統建設，開發和完善配套的軟件、工具，提供全面的支持和服務，以幫助客户更快速高效地開發應用。
Copter E001發佈之際，華太電子就已經為其軟硬件開發生態做了充足準備。
華太電子業務負責人表示，公司為Copter E001系列MCU支持了完備的開發生態：不僅提供免費的自研IDE工具CPS，而且支持Keil、IAR、SEGGER等知名嵌入式工具廠商的IDE環境。自研CPS為Copter E001系列全新產品提供包括集成開發環境（IDE）、調試（Debug）和跟蹤（Trace）等全面支持，而且內部集成了豐富的SDK開發包，加速項目設計，縮短開發週期。
同時，與Copter E001 MCU新品同步面市的還有多種開發板卡、評估板和學習套件，旨在藉助這些生態資源進一步降低高性能MCU的普及門檻，讓應用開發更加便利。
在未來，華太電子仍將持續進行Copter E001系列產品技術迭代，且提供持續的更新硬件/軟件開發包服務，為客户和行業夥伴提供源源不斷的創新動能。
結語
當今時代，MCU作為終端控制節點和嵌入式應用的核心器件，變得愈發重要。
從全球角度來看，長期以來MCU行業的市場集中度較高，國內廠商若想在競爭激烈的市場中脱穎而出，要重視技術實力與創新，通過不斷投入研發資源，提升MCU產品的性能、功耗控制和集成度，以滿足各種複雜的應用需求。
同時，企業也要緊跟新市場、新技術的發展趨勢，將先進技術融入產品中，為客户提供整體的解決方案，從而幫助客户創造更多價值。此外，注重定製化服務、持續進行生態系統建設、注重投入研發力度和品質保證也是重中之重。
正如本次Copter E001系列的面市，其對於MCU市場有着深遠的意義：一方面，作為Cortex-M7內核的高端MCU產品，以極具競爭力的性能和性價比優勢幫助華太電子建立市場領先地位；另一方面，Copter E001也為光伏、儲能、電機控制、數字電源等諸多高端需求提供更豐富的開發選擇，支持複雜運算、實時控制、低功耗、AI技術等創新場景，全面推進MCU在工業前沿領域的應用和普及。
再疊加靈活、彈性、快速的響應能力，以及本土化服務與成本優勢，華太電子有望進一步加速國產MCU在高端智能化應用領域的突破和滲透。