第五届滴水湖中国RISC-V产业论坛(简称“滴水湖论坛”)8月13日在上海举办,集中推介和发布10款优秀国产RISC-V芯片新品。北京先楫机器人半导体科技有限公司产品总监费振东出席论坛,推介该公司于今年6月量产的全新机器人关节专用MCU产品——HPM53M1。
该芯片聚焦CAN通信与运动控制场景,以高算力、高性能模拟外设与高集成度设计,精准回应机器人关节伺服应用面临的算力瓶颈与PCB空间紧张两大行业痛点。
费振东指出,机器人关节伺服设计面临两大挑战——算力方面,运动控制算法持续复杂化,在传统PID电流环基础上引入前馈补偿、自适应算法以应对非线性负载变化,同时关节控制正与AI大模型推理融合,算力需求持续攀升;电流环带宽从几百赫兹提升至数K赫兹并向几十K赫兹演进,电机绕阻减少、PWM频率提升进一步加剧算力压力。空间方面,机器人尺寸受限,单关节可用空间仅巴掌大小,中空化设计虽便于走线却进一步压缩PCB布局。
双重约束下,业界亟需一颗高算力、高性能、高集成度、高可靠性的专用芯片。针对上述痛点,HPM53M1从四大维度给出了系统性回应——
1)高算力。高性能RISC-V内核、主频480MHz,支持双精度浮点运算及强大的DSP扩展。288KB SRAM:ILM和DLM各128KB,1MB内存;2)高性能。高性能模拟外设:2路16b ADC,2MSPS;2个12b DAC 1MSPS。高通讯能力:4XCANFD,4XUART,USB HS OTG;3)高集成度。高性能集成中压三相独立半桥驱动:高端悬浮自举电源设计、耐压150V,开关频率500KHz、输出电流能力IO+0.8A/-1.2A;共4个通道运放、高带宽、高运算的运放,单电源供电6Mhz,rail-to-rail;4)专业化。专业的电机驱动专业外设:SEI、旋变解码等。封装小巧:QFN80,9mmX9mm,可以满足机器人关节驱动对尺寸的需求,环境温度“-40℃到105℃”,满足关节等严格使用环境。
费振东介绍,HPM53M1在先楫半导体2023年发布的HPM5300系列高性能MCU基础上研发而来,继承了该系列备受好评的运动控制系统,包括两个八通道控制器及可编程编码器接口模块(SEI),可自适应市面上绝大多数绝对式编码器协议。
此外,先楫机器人半导体还同步推出了产品级关节伺服方案——采用24V供电,搭配HPM53M1芯片、电路板与电机组成完整方案,硬件设计原理图、固件及开发资料全部向客户开放;同时配备USB/CAN转CAN调试工具及上位机调试软件,客户可基于该方案快速开发关节伺服电机应用。
“随着HPM53M1于今年6月发布,先楫半导体进一步完善了针对人形机器人运动控制、实时通讯、环境感知的完整产品布局”,费振东介绍,2023年发布的HPM5300系列在四足机器人关节及姿态感知编码器领域积累了丰富应用;2024年推出的HPM6100系列是国内业界首款集成EtherCAT的高性能关节及工业组网MCU;2025年与2026年CES上分别发布的新品持续拓展预控制器与运算网关场景。HPM53M1的推出,进一步补全CAN通信高集成度关节伺服领域的产品版图。
据悉,先楫半导体是一家致力于高性能嵌入式解决方案的国产半导体企业,总部位于上海,入选2025年福布斯亚洲TOP100最具潜力企业榜单。