在過去的十年中，納芯微憑借其在模擬和混合信號芯片領(lǐng)域的深厚積淀，與泛能源和汽車行業(yè)共同成長。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)品也將瞄準這一領(lǐng)域，填補了作為系統(tǒng)級方案服務(wù)商的重要空白。

在首款MCU產(chǎn)品的定位上，納芯微選擇了實時控制這一方向。納芯微MCU市場總監(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，實時控制MCU產(chǎn)品的技術(shù)門檻較高。與通用MCU不同，實時控制MCU不僅要求強大的算力，還需要兼顧模擬與數(shù)字信號的混合處理，這意味著團隊需要具備一流的數(shù)字設(shè)計能力、模擬設(shè)計能力以及架構(gòu)設(shè)計能力，同時還需要對實時控制有深入的理解和實踐。

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

正因為這兩點，許多芯片公司在嘗試進入實時控制領(lǐng)域時屢屢遭遇挑戰(zhàn)。然而，這正是納芯微與合作伙伴芯弦能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補的關(guān)鍵所在。芯弦擁有業(yè)界資深且完整的數(shù)字設(shè)計和模擬設(shè)計團隊，而納芯微則具備成熟的系統(tǒng)級解決方案經(jīng)驗以及廣泛的客戶基礎(chǔ)。雙方強強聯(lián)合，推出了首款面向?qū)崟r控制領(lǐng)域的MCU產(chǎn)品——NS800RT系列。

提到實時控制MCU，就不可避免地要與TI的C2000系列進行對比。為了便于理解，本文部分參數(shù)也會引用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，主頻和浮點運算雙重提升

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)域已相對成熟，另一方面，M7內(nèi)核在計算效率上具有明顯優(yōu)勢，這對于實時控制至關(guān)重要。

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

當然，C2000之所以能在過去近30年保持競爭力，并不僅僅依賴MHz或MIPS等單一參數(shù)。作為一款高實時性能的MCU，C2000的優(yōu)勢在于其在特定場景下的總體性能，特別是在處理復(fù)雜數(shù)學(xué)運算，如三角函數(shù)時，C2000相較于ARM內(nèi)核有明顯優(yōu)勢。因此，在高速數(shù)字信號處理領(lǐng)域，C2000能夠彌補單一參數(shù)的不足。

納芯微充分認識到這一點，NS800RT系列不僅提升了主頻，同時全系搭載了eMath核。宋昆鵬解釋道，eMath核為NS800RT系列在三角函數(shù)、開方、指數(shù)、對數(shù)、傅里葉變換（FFT）、矩陣運算、FIR濾波等數(shù)字信號處理運算中提供了顯著的算力提升，這對于電機控制和電源轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。

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

另外，選擇M7內(nèi)核還具有更長遠的戰(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，面對互聯(lián)互通需求時略顯不足。ARM內(nèi)核則彌補了這一不足，使得實時控制MCU在開放系統(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

作為實時控制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)對算法的支持能力也越強，能夠更輕松地開發(fā)復(fù)雜功能。

與主頻性能相當，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更多的算法代碼，有利于進行復(fù)雜控制開發(fā)，并降低開發(fā)過程中的代碼精簡壓力，進一步降低開發(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_到384KB。NS800RT3025則配置了128KB的RAM，和128KB的TCM。

RAM的性能至關(guān)重要，因為它存儲的是實時運算過程中變動的數(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)運算時表現(xiàn)更加出色。TCM作為高速緩存，能夠加速對特定代碼和數(shù)據(jù)的處理，進一步提升實時響應(yīng)能力。

在外設(shè)方面，NS800RT5039配備了16對互補（32路獨立）PWM輸出，其中包括16路高精度HRPWM。其3個12位ADC采樣速率高達5MSPS，2個12位DAC采樣速率為1MSPS。其他外設(shè)還包括7對（14個）高速模擬比較器、3路可編程增益放大器、8個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時控制MCU能否贏得市場認可的關(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。這一設(shè)計讓客戶在選擇方案時更具靈活性，減少了額外外部擴展的需求。

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

在軟件層面，NS800RT系列的底層庫與C2000高度兼容，客戶可以直接復(fù)用已有的代碼庫。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)壓縮機控制器等。

宋昆鵬透露，目前NS800RT已經(jīng)進入客戶送樣階段，下一步將與客戶一起進行系統(tǒng)級測試，為2025年的大規(guī)模量產(chǎn)做準備。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)域已有多個意向客戶，海外市場也在同步跟進。

End.

2024年，MCU市場競爭異常激烈，尤其是在需求低迷和庫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、電機控制等市場持續(xù)增長。

實時控制MCU領(lǐng)域的競爭門檻較高，因此TI、ST等國際大廠仍占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，隨著國產(chǎn)芯片的崛起，實時控制已成為國產(chǎn)企業(yè)不可回避的戰(zhàn)場。納芯微攜手芯弦推出的NS800RT系列，無論在硬件性能還是市場定位上都展現(xiàn)出強勁的競爭力。憑借在實時控制領(lǐng)域的深耕和合作伙伴的優(yōu)勢支持，納芯微顯然準備好迎接這一市場挑戰(zhàn)。

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