【導讀】人形機器人領域，中國正走在全球前列。隨著AI大模型、機器人技術快速發展，具身智能正在從概念探索邁向產業落地階段。作為機器人實現感知、決策和運動控制的重要基礎，芯片正在成為推動產業發展的關鍵環節。
根據產業機構數據，2025年全球人形機器人出貨量約為1.85萬臺，2026年全球出貨量預計將達到近10萬臺，同比增長數倍。資本市場也持續加碼機器人產業，2025年全球機器人相關融資規模達到數十億美元，多家機器人企業正在推進產業化和資本化進程。這種發展勢頭之下，國產人形機器人對國產芯片的需求無疑是迫切的。
8月5日，兆易創新正式發布兩款面向具身智能領域打造的MCU新品——GD32H77R系列和GD32F50M系列，分別針對高性能實時運動控制和高集成度電機控制場景，為機器人關節控制提供更加適配的芯片方案。
“兆易創新作為國內NOR Flash與MCU的雙龍頭企業，亮眼的業績背后是長期堅持高研發投入與技術驅動的邏輯。近年來，公司持續推出面向產業趨勢的新產品，并圍繞具身智能這一新興賽道進行提前布局。具身智能產業正在迎來快速發展階段，機器人應用對于芯片提出了新的需求。”兆易創新高級副總裁、MCU事業部總經理李寶魁如此解釋了兩款產品誕生的背景。
兩款產品的定位是什么
機器人行業和其他行業有很大區別，對空間和功耗要求更嚴苛，所以需要不斷做減法和加法。
兆易創新MCU事業部市場經理李孝劍向EEWorld表示，芯片作為控制系統的重要基礎，必須針對機器人小型化、高集成、高實時控制等需求進行專門優化，傳統工業自動化方案已難以完全適配。
此次發布的GD32H77R和GD32F50M，便是聚焦機器人關節控制這一核心環節，做了大量優化。
未來機器人產業不可能依賴單一芯片方案。不同部位對性能的要求各異，需要更加細化的產品組合。因此，兩款新品的定位形成清晰互補：
GD32H77R主要針對腿關節，腿部關節功率等級更高，達到100W~300W，因此選擇了M7內核，并支持EtherCAT?等高實時通信，側重于更高動態響應與復雜運動控制；
GD32F50則更針對手關節，手臂關節功率等級相對低，達到10W~100W，因此采用更高集成度，集成了預驅動器、運算放大器，更好滿足客戶對于成本、可靠性以及PCB空間優化的需求。
GD32H77R：面向高動態、高實時性的運動控制場景
兆易創新MCU事業部產品市場總監李懿認為，關節控制正在成為決定機器人運動性能的關鍵環節，但它面臨著三個挑戰：一是性能、尺寸、溫度之間存在矛盾，機器人關節內部主要依靠固體傳導散熱，對流散熱能力有限；二是高度集成需求，關節空間非常有限，多個芯片堆疊不僅增加PCB面積，也會增加系統復雜度和功耗；三是實時運動控制和通信能力要求提升，機器人MCU需要同時具備高性能實時計算能力和高實時性工業通信能力。
基于這些需求，兆易創新推出了面向機器人應用優化的GD32H77R。其中，R代表Robotics，意味著兆易創新將機器人作為一個長期發展的重要應用方向，并針對機器人需求進行專項優化。
此前，兆易創新推出的第一代GD32H7系列，是國產MCU中較早實現600MHz Cortex-M7性能的產品之一，并于2023年底實現量產，經過市場驗證后，GD32H7系列累計出貨量已經達到千萬顆規模，并在部分應用領域出現供不應求情況。
相比GD32H77E、GD32H77D，GD32H77R有什么亮點，基于機器人兆易創新做了什么優化？
第一，搭載M7內核，主頻達到600MHz。對MCU而言，600MHz級別屬于超高性能范圍，可以滿足復雜實時控制算法需求，而M7也實現了很好的PPA，具備非常強的競爭優勢。同時內置多種硬件數學加速能力，包括三角函數計算、濾波算法、FFT快速傅里葉變換等，這些功能能夠降低CPU計算壓力，提高實時控制效率。
目前市面上也有三核M7同構、M7+M4大小核等配置，對此，李懿認為傳統工業設備追求極致控制精度，因此傾向采用多芯片或雙核方案，而人形機器人則更側重小尺寸、低功耗、高集成度與足夠的實時性能，雙核方案雖能提升性能，但伴隨而來的是更大的芯片面積、更高的功耗及更復雜的散熱問題。在空間極為有限的關節內部，單純增加核心數量未必能帶來實際增益。因此，采用高性能單核架構，并配合硬件通信加速，即可在性能、功耗與體積之間實現更優的系統平衡。
第二，性能與功耗實現了平衡，降低機器人關節熱壓力。傳統高性能MCU通常需要較高核心電壓才能達到500MHz以上運行頻率，而更高電壓意味著更大的動態功耗。GD32H77R通過優化核心電壓設計，在保持高性能的同時降低功耗。相比部分同等級國際廠商產品，GD32H77R能夠以更低核心電壓實現600MHz級性能，使動態功耗明顯下降。對于機器人關節而言，這不僅可以降低芯片溫升，提升長期可靠性，還能延長產品壽命，降低散熱設計壓力。
第三，四層內存架構，提升機器人實時控制效率。第一層TCM高速緊耦合內存延遲極低，與CPU同頻運行，獨立數據通道，不受系統總線任務影響，機器人最關鍵的實時控制代碼可以放入TCM執行，以保證控制閉環穩定；第二層片上SRAM適合存放軌跡補償算法、故障診斷程序、普通實時任務；第三層片上Flash支持CPU直接訪問，適合存放基礎控制程序、靜態參數、查找表等數據；第四層外部存儲擴展，能夠滿足機器人的OTA升級、運行日志保存以及大量靜態資源存儲。
第四，集成EtherCAT?與工業通信能力。對于機器人而言，多關節協同運動離不開高速實時通信，GD32H77R集成工業實時通信子系統，包括EtherCAT?支持、兩路百兆以太網PHY、工業通信相關硬件模塊。
兆易創新MCU事業部產品市場高級總監陳思偉向EEWorld介紹，EtherCAT?最大的優勢是實時性好。GD32H77R是兆易第三代EtherCAT?產品，將DC同步周期優化到62.5us，通信協議處理由硬件完成，無需額外CPU開銷。
第五，小型化設計，降低機器人關節PCB壓力。GD32H77R采用9mm×9mm封裝，相比傳統方案大幅降低占板面積。對于機器人關節這種環形、緊湊結構而言，小尺寸芯片能夠直接影響整機設計自由度。
第六，面向機器人安全需求，強化功能安全和信息安全。信息安全包括硬件安全模塊、加密算法引擎、生命周期管理機制，這些設計用于保護開發者IP、防止程序泄露；功能安全包括功能安全硬件機制、MCU安全軟件庫、自檢機制、相關認證支持。
針對機器人出口海外市場需求，兆易創新也關注歐盟《網絡韌性法案》（Cyber Resilience Act，CRA）的相關要求，從產品設計、開發流程到生命周期管理，都按照相關安全要求進行規劃。
GD32F50M：面向更廣泛的機器人關節和工業控制場景
李懿介紹，GD32F50M核心設計理念很簡單，就是高集成度，減少系統復雜度，減少在機器人上的占用空間。對機器人手臂、手肘等上肢關節而言，其通常無需腿部關節般極致的動態性能，但對控制的穩定性、系統集成度及成本效益有著明確要求。
傳統機器人關節方案通常需要MCU、外部運放、電機驅動相關器件、編碼器接口芯片，多個器件不僅增加PCB面積，也提升系統設計難度。
GD32F50M則通過片上集成方式，將高性能M33、四通道運算放大器、三相電機控制相關外設、高耐壓驅動能力設計，集中到一顆芯片中。
F5系列此前已經憑借高性能、高性價比和易開發特點，在工業控制、消費電子等領域獲得廣泛應用。該系列最高支持280MHz Cortex?-M33內核，在同等級MCU產品中具備較強競爭力。
具體來看，GD32F50M采用M33內核。相較于傳統M4架構，M33在同等頻率下具備更高的計算效率。該產品在同級別主流MCU中可提供領先的CoreMark性能表現，兼具更高計算效率、更低功耗與更豐富的安全擴展能力。
機器人關節控制對電機電流采樣精度要求頗高。GD32F50M集成的運放針對電機運行環境進行了專門優化，內置FIR濾波功能。電機運轉時產生的高頻噪聲，往往影響ADC采樣的穩定性。通過片內濾波能力，可有效抑制噪聲干擾，從而提升電流采樣精度、電機控制穩定性及系統抗干擾能力。
此外，針對機器人電機運行中可能出現的電壓沖擊，該芯片也做了強化設計。常規機器人母線電壓為24V至48V，而電機急停或反電動勢等工況可能引發瞬態高壓。GD32F50M支持更高耐壓等級并集成保護結構，從而提升系統整體可靠性。
兆易創新在具身智能領域下了怎樣的棋
“兆易創新已連續八年穩居中國本土MCU廠商首位，是全球32位通用MCU市場排名第七、唯一入圍TOP10的中國廠商。”李孝劍介紹，公司MCU業務已形成從Arm? Cortex?-M23、M33、M4、M7到RISC-V的全系列內核布局，覆蓋專用型、低功耗、無線、主流及高性能MCU的完整矩陣，全球服務客戶超2萬家，累計出貨超25億顆，產品型號超800款。
對于當下具身智能，李孝劍認為，中國人形機器人OEM廠商與供應鏈在全球占據主導地位，且具備顯著成本優勢。驅動與執行系統占整機成本近半甚至更高，這正是芯片發揮核心價值的環節。機器人產業需效仿新能源汽車路徑，通過規模化生產實現降本，而中國完善的產業鏈生態為此奠定了堅實基礎。
機器人正在成為MCU新的增長市場。兆易創新測算，一臺人形機器人約需60顆MCU，一臺機器狗約需25顆MCU，預計從2026至2030年，人形機器人和機器狗市場MCU需求有望從1018.2萬顆提升至5421萬顆。
這也是兆易創新持續加碼機器人領域的重要原因。圍繞機器人“大腦、小腦、關節、肢體、傳感器、通信、電源”等環節，兆易創新已經形成較完整的產品布局，包括存儲、控制芯片、通信產品和電機控制相關芯片。目前，兆易創新已經服務全球300多家機器人產業鏈上下游企業，包括多家頭部機器人廠商。
機器人時代，MCU需要重新定義“控制能力”
為什么這一次兆易這么關注機器人關節這個話題？陳思偉表示，人形機器人關節控制MCU的核心挑戰是在高性能、低功耗和小尺寸之間取得平衡，目前高性能單核M7 MCU方案更具綜合優勢。未來，高帶寬、低延時的以太網技術（包括EtherCAT?）將成為主流，通過優化同步控制提升性能。整體來看，機器人MCU需要兼顧高性能、高集成、小型化、低功耗和功能安全等需求。
對于國產機器人MCU，陳思偉認為產品力是關鍵。他表示，具身智能仍處于快速發展階段，國內外廠商基本處于同一起跑線。機器人客戶選擇MCU時，更關注產品是否能解決實際痛點，而不是單純依賴海外品牌。兆易依托工業和汽車領域積累，在性能、可靠性和開發生態方面形成優勢。通過高性能產品和完善的軟件支持，國產MCU有機會在機器人這一新興市場實現突破。
對于機器人MCU未來發展，李寶魁認為將圍繞極致性能、極致小型化、功耗優化三方面不斷發展，其中小型化不僅要求更高集成度，也需要解決高密度設計下的散熱挑戰。此外，AI能力也將逐漸融入MCU。對于大量對成本敏感的應用，可以通過軟件算法提升AI能力；對于實時性要求更高的場景，則會通過硬件加速單元，包括NPU和支持AI計算的內核進行增強。
除了硬件產品，兆易也提供完整的軟件生態和開發支持。陳思偉表示，在電機控制方面，公司提供包含編碼器驅動的FOC算法參考方案和Demo，支持工程師二次開發；在通信方面，也提供EtherCAT? Demo方案及配套硬件設計、軟件資料和應用文檔，幫助客戶快速完成開發。同時，兆易通過FAE技術支持團隊，為客戶提供及時響應，加速產品落地。
兆易如何看待未來市場
對于未來人形機器人控制架構發展，李寶魁認為這會經歷一個逐步演進的過程。短期來看，機器人關節芯片更可能采用多芯片集成的方式，通過MCU、驅動、模擬前端等器件協同實現。目前兆易創新推出的GD32F50M、GD32H77R，也是在這一方向上的探索。
長期來看，如果未來工藝和技術能夠突破現有瓶頸，單芯片集成也并非沒有可能。但從目前趨勢來看，多芯片架構仍可能是更具發展潛力的方向，例如Chiplet技術、先進封裝的多芯片融合方式，通過將不同功能芯片進行分層、異構集成，在性能、功耗和靈活性之間實現更好的平衡。
至于兆易未來如何布局具身智能市場，李寶魁認為，兆易同時布局車規和工規產品，機器人與汽車最大的共同點是都需要功能安全，但機器人在可靠性標準上與汽車有所不同，更多適配工業級標準。因此，未來兆易可能以工規技術為基礎，結合車規領域積累的功能安全、高可靠性技術，同時針對機器人對高性能、低功耗、小型化的需求進行優化，打造更適合具身智能市場的MCU產品。
而在更遠的未來，具身智能頭部企業自研部分芯片是不可避免的趨勢，汽車、家電等行業已經出現類似情況。李寶魁對此表示，對于專業芯片企業而言，通過長期積累的底層技術、工藝和IP能力，可以在性能、功耗、面積和成本方面形成優勢，這也是整機廠難以復制的。因此未來機器人產業可能形成“核心差異化芯片自研，通用芯片由專業廠商提供”的模式。
目前，外界更多將兆易看作一家存儲公司，但在李寶魁看來，兆易是一家覆蓋存儲、MCU、傳感器和模擬器件的平臺型公司。依托多年存儲技術積累，兆易MCU在性能、成本方面具備獨特優勢。未來，隨著模擬產品線持續完善，MCU將進一步融合存儲與模擬能力，為客戶提供更完整的解決方案。
