在過(guò)去的十年中，納芯微憑借其在模擬和混合信號(hào)芯片領(lǐng)域的深厚積淀，與泛能源和汽車行業(yè)共同成長(zhǎng)。如今，為了提供更加全面的產(chǎn)品解決方案，納芯微首次推出的MCU產(chǎn)品也將瞄準(zhǔn)這一領(lǐng)域，填補(bǔ)了作為系統(tǒng)級(jí)方案服務(wù)商的重要空白。

在首款MCU產(chǎn)品的定位上，納芯微選擇了實(shí)時(shí)控制這一方向。納芯微MCU市場(chǎng)總監(jiān)宋昆鵬總結(jié)了兩大原因，解釋了這一選擇背后的考量。

首先，實(shí)時(shí)控制MCU產(chǎn)品的技術(shù)門(mén)檻較高。與通用MCU不同，實(shí)時(shí)控制MCU不僅要求強(qiáng)大的算力，還需要兼顧模擬與數(shù)字信號(hào)的混合處理，這意味著團(tuán)隊(duì)需要具備一流的數(shù)字設(shè)計(jì)能力、模擬設(shè)計(jì)能力以及架構(gòu)設(shè)計(jì)能力，同時(shí)還需要對(duì)實(shí)時(shí)控制有深入的理解和實(shí)踐。

其次，實(shí)時(shí)控制MCU的應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)封閉。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，實(shí)時(shí)控制的控制方法和外設(shè)已經(jīng)高度成熟，且客戶對(duì)MCU的選擇并非單一的價(jià)格導(dǎo)向，因此新產(chǎn)品往往難以引發(fā)熱烈的市場(chǎng)反應(yīng)。

正因?yàn)檫@兩點(diǎn)，許多芯片公司在嘗試進(jìn)入實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域時(shí)屢屢遭遇挑戰(zhàn)。然而，這正是納芯微與合作伙伴芯弦能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的關(guān)鍵所在。芯弦擁有業(yè)界資深且完整的數(shù)字設(shè)計(jì)和模擬設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，而納芯微則具備成熟的系統(tǒng)級(jí)解決方案經(jīng)驗(yàn)以及廣泛的客戶基礎(chǔ)。雙方強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，推出了首款面向?qū)崟r(shí)控制領(lǐng)域的MCU產(chǎn)品——NS800RT系列。

提到實(shí)時(shí)控制MCU，就不可避免地要與TI的C2000系列進(jìn)行對(duì)比。為了便于理解，本文部分參數(shù)也會(huì)引用C2000系列產(chǎn)品。

考慮到C2000系列已經(jīng)發(fā)展了30多年，且應(yīng)用范圍廣泛，我們主要參考C2000系列的單核產(chǎn)品，特別是F280015x系列、F280013x系列、F28002x系列、F28004x系列和F28003x系列中的單核產(chǎn)品F280033。

01.

M7+eMath，主頻和浮點(diǎn)運(yùn)算雙重提升

納芯微的NS800RT系列共推出五款產(chǎn)品，均采用ARM M7內(nèi)核，并搭載自主研發(fā)的eMath數(shù)學(xué)運(yùn)算加速核。由于eMath核不可編程，因此所有產(chǎn)品均為單核MCU。根據(jù)不同定位，五款產(chǎn)品在主頻、內(nèi)存、外設(shè)和引腳數(shù)量上有所差異。

選擇M7內(nèi)核的原因，宋昆鵬解釋道，一方面ARM生態(tài)在MCU領(lǐng)域已相對(duì)成熟，另一方面，M7內(nèi)核在計(jì)算效率上具有明顯優(yōu)勢(shì)，這對(duì)于實(shí)時(shí)控制至關(guān)重要。

NS800RT5039的主頻高達(dá)260MHz，遠(yuǎn)超C2000單核產(chǎn)品的150MHz。即便是最低頻的NS800RT3025，其主頻也達(dá)到了200MHz，依然優(yōu)于C2000系列單核產(chǎn)品。

當(dāng)然，C2000之所以能在過(guò)去近30年保持競(jìng)爭(zhēng)力，并不僅僅依賴MHz或MIPS等單一參數(shù)。作為一款高實(shí)時(shí)性能的MCU，C2000的優(yōu)勢(shì)在于其在特定場(chǎng)景下的總體性能，特別是在處理復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算，如三角函數(shù)時(shí)，C2000相較于ARM內(nèi)核有明顯優(yōu)勢(shì)。因此，在高速數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，C2000能夠彌補(bǔ)單一參數(shù)的不足。

納芯微充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，NS800RT系列不僅提升了主頻，同時(shí)全系搭載了eMath核。宋昆鵬解釋道，eMath核為NS800RT系列在三角函數(shù)、開(kāi)方、指數(shù)、對(duì)數(shù)、傅里葉變換（FFT）、矩陣運(yùn)算、FIR濾波等數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算中提供了顯著的算力提升，這對(duì)于電機(jī)控制和電源轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。

得益于eMath核，NS800RT系列在浮點(diǎn)運(yùn)算和特定應(yīng)用場(chǎng)景中的表現(xiàn)得到了極大的增強(qiáng)，幫助客戶更好地滿足系統(tǒng)需要。

另外，選擇M7內(nèi)核還具有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略考慮。C28x內(nèi)核雖然歷史悠久，但其架構(gòu)更適合封閉系統(tǒng)應(yīng)用，面對(duì)互聯(lián)互通需求時(shí)略顯不足。ARM內(nèi)核則彌補(bǔ)了這一不足，使得實(shí)時(shí)控制MCU在開(kāi)放系統(tǒng)和復(fù)雜應(yīng)用中更加靈活。

02.

內(nèi)存和外設(shè)高配，滿足復(fù)雜需求

作為實(shí)時(shí)控制MCU，內(nèi)核決定了系統(tǒng)的調(diào)度、執(zhí)行和控制能力，而內(nèi)存則提供了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取的能力，特別是RAM和TCM，直接決定了數(shù)據(jù)讀取的速度。內(nèi)存容量越大，配合高主頻，系統(tǒng)對(duì)算法的支持能力也越強(qiáng)，能夠更輕松地開(kāi)發(fā)復(fù)雜功能。

與主頻性能相當(dāng)，納芯微的NS800RT系列在內(nèi)存和外設(shè)配置上同樣做到了極高的參數(shù)表現(xiàn)。以NS800RT5039為例，其FLASH容量高達(dá)512KB，而C2000系列單核產(chǎn)品的FLASH容量最大為256KB，明顯低于NS800RT5039的配置。更大的FLASH容量意味著可以存儲(chǔ)更多的算法代碼，有利于進(jìn)行復(fù)雜控制開(kāi)發(fā)，并降低開(kāi)發(fā)過(guò)程中的代碼精簡(jiǎn)壓力，進(jìn)一步降低開(kāi)發(fā)成本。

在RAM方面，NS800RT5039配置了256KB，并支持ECC。其128KB的RAM可以與TCM共享，加上原有的128KB TCM，總?cè)萘靠蛇_(dá)到384KB。NS800RT3025則配置了128KB的RAM，和128KB的TCM。

RAM的性能至關(guān)重要，因?yàn)樗鎯?chǔ)的是實(shí)時(shí)運(yùn)算過(guò)程中變動(dòng)的數(shù)據(jù)。容量越大，意味著處理速度越快，尤其是在執(zhí)行大量數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)表現(xiàn)更加出色。TCM作為高速緩存，能夠加速對(duì)特定代碼和數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)一步提升實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。

在外設(shè)方面，NS800RT5039配備了16對(duì)互補(bǔ)（32路獨(dú)立）PWM輸出，其中包括16路高精度HRPWM。其3個(gè)12位ADC采樣速率高達(dá)5MSPS，2個(gè)12位DAC采樣速率為1MSPS。其他外設(shè)還包括7對(duì)（14個(gè)）高速模擬比較器、3路可編程增益放大器、8個(gè)Sigma-Delta濾波器模塊等，全面提升了控制精度和處理速度。

得益于系統(tǒng)優(yōu)化，NS800RT系列能夠?qū)崿F(xiàn)100皮秒（萬(wàn)億分之一秒）的PWM控制，超越了C2000系列的表現(xiàn)。

03.

算法遷移無(wú)壓力

硬件性能的重要性不言而喻，但算法遷移的便捷性也是實(shí)時(shí)控制MCU能否贏得市場(chǎng)認(rèn)可的關(guān)鍵因素。

納芯微NS800RT系列在這方面也做到了極致優(yōu)化，保持與C2000的高度兼容。

首先，NS800RT系列提供了多種引腳方案，包括128、100、80、64和48腳等，能夠完全兼容C2000系列的引腳設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)讓客戶在選擇方案時(shí)更具靈活性，減少了額外外部擴(kuò)展的需求。

其次，NS800RT通過(guò)對(duì)I/O口的復(fù)用，在硬件層面實(shí)現(xiàn)了更高效的資源利用。

在軟件層面，NS800RT系列的底層庫(kù)與C2000高度兼容，客戶可以直接復(fù)用已有的代碼庫(kù)。唯一的差異在于ARM內(nèi)核和C28x內(nèi)核的差異，主要體現(xiàn)在編譯器的不同。為此，納芯微提供了相應(yīng)的方案移植服務(wù)，幫助客戶在一天內(nèi)完成這一工作。

04.

已完成送樣，預(yù)計(jì)2025年大規(guī)模量產(chǎn)

納芯微NS800RT系列的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)集中在綠色能源和新能源汽車領(lǐng)域，主要包括光伏逆變器、微型逆變器、變頻器、伺服電機(jī)控制器以及新能源汽車中的OBC、DCDC轉(zhuǎn)換器和空調(diào)壓縮機(jī)控制器等。

宋昆鵬透露，目前NS800RT已經(jīng)進(jìn)入客戶送樣階段，下一步將與客戶一起進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)測(cè)試，為2025年的大規(guī)模量產(chǎn)做準(zhǔn)備。目前雖然未透露具體客戶，但初步在綠色能源和新能源汽車領(lǐng)域已有多個(gè)意向客戶，海外市場(chǎng)也在同步跟進(jìn)。

End.

2024年，MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，尤其是在需求低迷和庫(kù)存壓力增大的背景下，幾乎所有MCU芯片公司都面臨巨大挑戰(zhàn)。然而，綠色能源和新能源汽車等領(lǐng)域依然需求旺盛，電源轉(zhuǎn)換、電機(jī)控制等市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)。

實(shí)時(shí)控制MCU領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)門(mén)檻較高，因此TI、ST等國(guó)際大廠仍占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，隨著國(guó)產(chǎn)芯片的崛起，實(shí)時(shí)控制已成為國(guó)產(chǎn)企業(yè)不可回避的戰(zhàn)場(chǎng)。納芯微攜手芯弦推出的NS800RT系列，無(wú)論在硬件性能還是市場(chǎng)定位上都展現(xiàn)出強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力。憑借在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域的深耕和合作伙伴的優(yōu)勢(shì)支持，納芯微顯然準(zhǔn)備好迎接這一市場(chǎng)挑戰(zhàn)。

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