隨著工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，高性能電機(jī)控制和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求越來(lái)越高。為了滿足現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)對(duì)電機(jī)控制精度、響應(yīng)速度和可靠性的要求，越來(lái)越多的企業(yè)傾向于選擇采用高效能的電機(jī)控制算法和驅(qū)動(dòng)方案。

2025年5月12日，第十五屆松山湖中國(guó)IC創(chuàng)新高峰論壇在東莞市松山湖凱悅酒店成功舉辦，匯聚了眾多行業(yè)領(lǐng)袖，展示集成電路領(lǐng)域的最新突破。廣東匠芯創(chuàng)科技有限公司市場(chǎng)總監(jiān)徐勇先生的演講成為亮點(diǎn)，他介紹了M7000，一款專為機(jī)器人關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)的高性能實(shí)時(shí)處理器，構(gòu)建了生態(tài)閉環(huán)系統(tǒng)，為行業(yè)帶來(lái)革新。

M7000處理器：先進(jìn)算法集成，高速高帶寬響應(yīng)控制

M7000系列是匠芯創(chuàng)的最新產(chǎn)品，上個(gè)月正式發(fā)布，繼2023年底和2024年初量產(chǎn)的6800系列之后，進(jìn)一步豐富了公司產(chǎn)品線。M7000系列包括M731等型號(hào)，提供單核和雙核處理器，采用QFN、QFP和PGN等多種封裝。以76P00為例，該處理器具備超高計(jì)算能力，集成384K內(nèi)存，內(nèi)置多個(gè)硬件加速器，包括兩個(gè)硬件電路環(huán)、一個(gè)三角函數(shù)加速器和硬件校驗(yàn)?zāi)K。與傳統(tǒng)NPU不同，M7000是一款高算力、高主頻總線的SoC處理器。

據(jù)悉，高電壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常采用復(fù)雜的控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制。高性能電機(jī)控制算法優(yōu)點(diǎn)突出。例如Clark與Park變換用于實(shí)現(xiàn)從三相靜態(tài)坐標(biāo)系到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，優(yōu)化電機(jī)的電流控制。這一算法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電流的精準(zhǔn)控制和電機(jī)狀態(tài)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。防積分PID控制和反Park變換用于解決電機(jī)控制中的穩(wěn)定性問(wèn)題，防止電機(jī)在負(fù)載變化時(shí)出現(xiàn)過(guò)沖或不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這些算法通過(guò)有效的反饋調(diào)節(jié)，確保了電機(jī)的高精度運(yùn)行。SVPWM（空間矢量脈寬調(diào)制）是一種高效的脈寬調(diào)制算法，能夠提供更高的電壓輸出和更低的諧波失真，從而提高電機(jī)的效率和性能。通過(guò)優(yōu)化開關(guān)控制，SVPWM減少了電機(jī)噪音和熱量生成，提高了控制精度和運(yùn)行穩(wěn)定性。高性能的電機(jī)控制算法具有顯著的優(yōu)勢(shì)。例如，控制運(yùn)算時(shí)間僅為300ns，相比傳統(tǒng)算法，運(yùn)算速度提高了90%。這些算法還支持高達(dá)3.5kHz的頻率響應(yīng)，能夠應(yīng)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)中的復(fù)雜動(dòng)態(tài)變化。此外，這些控制算法具備較強(qiáng)的抗干擾能力，在電壓波動(dòng)和電流突變的情況下，能夠快速調(diào)整系統(tǒng)狀態(tài)，保證電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

而M7000集成了先進(jìn)的HCL算法，如Clark、Park、防積分飽和PID和反Park變換，帶寬實(shí)測(cè)超過(guò)3.5kHz。通過(guò)將FPGA功能集成到CPU中，處理器支持高階電流算法、交叉解耦、反電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)償、電壓補(bǔ)償、SVPWM和PWM刷新，帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)：

·超高速度：算法執(zhí)行時(shí)間低至300納秒，比傳統(tǒng)軟件算法快90%以上，僅需1/10的計(jì)算時(shí)間。

·超高帶寬：支持高達(dá)3.5kHz，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)算法的1kHz，提升抗干擾能力、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、控制精度和電機(jī)運(yùn)行可靠性。

·第三代半導(dǎo)體兼容性：優(yōu)化了ADC采樣和刷新速度，完美適配碳化硅等先進(jìn)材料。

布局機(jī)器人中計(jì)算、控制和通信廣泛應(yīng)用

匠芯創(chuàng)不僅提供芯片，還推出產(chǎn)品級(jí)參考設(shè)計(jì)，包括EtherCAT總線/脈沖伺服驅(qū)動(dòng)方案、開環(huán)/閉環(huán)驅(qū)動(dòng)器，以及商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向和UPS系統(tǒng)應(yīng)用。公司進(jìn)行了可靠性測(cè)試：包括高低溫循環(huán)、EFT（±3000V）、雷擊浪涌和工業(yè)4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。性能測(cè)試上，涵蓋電機(jī)帶寬、運(yùn)行速度、ESC和PIL測(cè)試，并通過(guò)演示視頻展示實(shí)際性能?；贛7000平臺(tái)，匠芯創(chuàng)還推出了一系列伺服驅(qū)動(dòng)解決方案，加速客戶的產(chǎn)品開發(fā)。

EtherCAT總線伺服驅(qū)動(dòng)方案—AIC-M76P06-SH-Kit AIC-M76P06-SH-Kit系列伺服驅(qū)動(dòng)方案基于M76P06芯片，采用EtherCAT總線技術(shù)，支持高速數(shù)據(jù)傳輸，通信延時(shí)僅為2ns。該系統(tǒng)支持17bit至23bit的絕對(duì)編碼器，定位精度達(dá)到±1pr，能夠在6000rpm的范圍內(nèi)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。此外，該方案還支持高達(dá)±300%的過(guò)載調(diào)節(jié)范圍，適用于需要高精度控制和快速響應(yīng)的工業(yè)應(yīng)用。

低壓伺服驅(qū)動(dòng)解決方案—AIC-M76P06-SL-Kit AIC-M76P06-SL-Kit是專為低壓伺服驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的方案，支持24V至72V的電壓輸入，最大電流可達(dá)8A。該方案支持EtherCAT總線和RS485通訊，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的電流控制和高速響應(yīng)，適用于各類工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器人。其控制系統(tǒng)包括Clark與Park變換、PID控制、SVPWM等，能夠提供精確的電機(jī)控制和高效的功率轉(zhuǎn)換。

低壓伺服驅(qū)動(dòng)（開環(huán)/閉環(huán)）—AIC-M7303-SL-Kit AIC-M7303-SL-Kit系列方案提供了開環(huán)與閉環(huán)兩種工作模式，支持17bit至23bit的編碼器，定位精度為±1pr，最大速度為6000rpm。該方案能夠支持高精度的電流控制，適用于各類低壓電機(jī)應(yīng)用，尤其是在機(jī)器人和高精度自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，能夠保證設(shè)備的高效運(yùn)行。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）—AIC-M6801-EPS-Kit AIC-M6801-EPS-Kit是專為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）設(shè)計(jì)的低壓伺服驅(qū)動(dòng)方案，支持24V至60V的電壓輸入。系統(tǒng)采用高精度電流反饋和PID控制算法，確保電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在各種道路條件下的精確響應(yīng)。該方案還支持CAN通訊和多種編碼器接口，能夠?qū)崿F(xiàn)高度集成的轉(zhuǎn)向控制。

匠芯創(chuàng)圍繞高性能實(shí)時(shí)處理器構(gòu)建了強(qiáng)大的市場(chǎng)生態(tài)，包括D系列、M系列、7600系列和73P系列，配合電機(jī)調(diào)試軟件、硬件原理圖、SDK、操作系統(tǒng)和應(yīng)用層算法，覆蓋協(xié)議、對(duì)象制點(diǎn)和AI邊緣計(jì)算場(chǎng)景。從芯片到硬件、底層SDK到應(yīng)用層算法，公司提供全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)閉環(huán)，深受市場(chǎng)歡迎。

在具身智能領(lǐng)域，M7000廣泛應(yīng)用于人型機(jī)器人（手臂、肩部、膝關(guān)節(jié)、腰部）、六軸電機(jī)、EtherCAT通訊、高功率伺服驅(qū)動(dòng)器、特種機(jī)械手、編碼器、陪護(hù)機(jī)器人、協(xié)同機(jī)器人和超微型伺服驅(qū)動(dòng)器等場(chǎng)景。與頭部企業(yè)的深度合作推動(dòng)了多項(xiàng)落地案例，鞏固了匠芯創(chuàng)的市場(chǎng)地位。

總結(jié)

徐勇表示，匠芯創(chuàng)計(jì)劃于2026年推出更先進(jìn)的產(chǎn)品和芯片，聚焦工業(yè)自動(dòng)化和具身智能應(yīng)用。M7000的發(fā)布已獲得廣泛市場(chǎng)支持，展現(xiàn)了公司在高性能工業(yè)芯片領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。匠芯創(chuàng)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和生態(tài)閉環(huán)戰(zhàn)略，為機(jī)器人和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域注入了新的活力，其未來(lái)發(fā)展備受期待。