又一家国产MCU厂商，杀入TI腹地

本土芯片产业在过去几年里取得了傲人的成绩，很多国产芯片在与国际友商的产品相比时，也不落下风。但是，我们必须承认，在不少领域，国产芯片还有很长一段路要走。例如，TI的C2000系列，就是本土实时控制MCU厂商短期难以逾越的高山。

极海半导体实时控制产品线高级产品经理Louis LU在谈及C2000的时候也对TI这系列产品的成就和贡献表示了深深敬意。他直言：“在实时控制MCU领域，TI的C2000系列产品以其卓越的性能和创新技术，不仅树立了行业标杆，更引领了行业发展。”

不过，基于国际竞争局势以及自身的技术积累和发展需求，极海半导体也毅然走向了实时控制赛道，力争与自己所敬仰的对手同台竞技。

TI C2000，辉煌三十年

自1982年推出 TMS32010 DSP 以来，德州仪器 (TI) 就一直是数字信号处理器 (DSP) 市场的领导者。但相信TI并没有预想到在1994年推出TMS320C10处理器的时候，这个后来并称为C2000的产品线会在历经三十年后，仍能受到市场的热捧。

来源：TI

据TI高管在早前的一场采访中所说，C2000之所以能一直被行业内的工程师认可和青睐，就是因为它切中了实时控制这个点。而对于实时控制而言，需要高性能实时CPU、数学运算单元和协处理器单元，还需要ADC和PWM等关键控制外设，来帮助开发者实现从传感到执行链路的整体优化，这正是TI C2000 MCU实时处理核心的竞争力所在。

行业人士也告诉半导体行业观察，TI C2000能够获得当前的地位，主要得益于其拥有强大实时性能、差异化外设支持、丰富解决方案、全面的软件支持、优秀的人才培养和持续的技术创新。以处理能力为例，据介绍，得益于C28x内核， TMU 与 VMU 等独特架构和硬件加速单元，TI C2000 能高效处理三角函数、复数等运算，满足电机控制等复杂场景需求。尤其是在数字滤波、快速 FFT 等方面，TI C2000表现特别出色。

此外，庞大用户基础、丰富开发资源和广泛合作伙伴支持，也是TI C2000历久弥新的原因之一。

行业人士表示，TI 为 C2000 提供了完整的开发工具链、软件库、文档资料等，降低了开发难度、缩短了开发周期。同时，TI针对不同数字电源和电机控制等应用方向提供了丰富的参考设计资源，方便工程师进行原型设计及产品开发参考。叠加TI 本身围绕着C2000开发的一系列算法库，让很多厂商难舍TI。例如，针对电机，TI开发了InstaSPIN算法，这也是让他们在这个市场站稳脚跟的另一个杀手锏。再者，在诸如电动汽车、工业伺服驱动等特定领域，TI C2000 经过长期应用验证，能很好满足这些领域的特殊要求，新进入者难以短时间满足。

以上谈到的TI C2000种种优势，对于任何想进入这个市场的芯片公司来说，都是必须逾越的鸿沟之一。

但是，正如文章开头所说，打造本土的C2000芯片，刻不容缓。

国产C2000，是时候了

之所以需要国产C2000，在行业人士看来，这是由多方面的原因决定的。

首先，从TI C2000本身来看，虽然这系列产品备受欢迎，但在某些方面，却存在“硬伤”。例如存储资源相对受限、主频存在瓶颈、内核架构限制、协处理器限制以及软件兼容和生态存在局限性。

尤其是软件生态，如大家所见，现在工业界越来越多的使用实时操作系统，而Arm MCU 常常能够更好地兼容主流的操作系统（如FreeRTOS和RT-Thread），这对于需要复杂软件架构的应用来说是一个重要优势，也易于用户进行平台统一化管理。另外Arm MCU 拥有更为庞大的生态系统和开发者社区，可提供丰富的开发工具、库和开源项目。这使得开发者在使用 Arm MCU 时能够更容易找到支持和资源。

于是，从Arm MCU中冒出C2000的替代者，就成为了水到渠成的事情。值得一提的是，就连TI自身也发布了使用Arm内核的AM263x 系列并取得了成功，这足以证明了Arm替代C28内核的可能性。

C2000 内核和Arm内核的闪存执行效率对比

图源：TI

其次，从本土芯片产业发展现状看来。一方面，因为近年来国际贸易形势变化及缺货等问题的出现，让客户对供应链安全产生顾虑。而国产 MCU 厂商以 C2000 为替代目标，推出国产实时控制 MCU，可提供更稳定、安全的供应链，降低客户风险；

另一方面，国产实时控制 MCU 厂商过去几年里大多聚焦于汽车和泛能源等市场，这与C2000 的应用领域高度重合，从而驱使国产厂商以 C2000 为目标，能够更好地满足自身目标客户群体的需求，为客户提供更全面的解决方案；

再者，随着本土晶圆厂工艺取得新突破，国产 MCU 在性能、质量等方面有了提升的基础。同时，国产厂商在模拟产品等方面也有了深厚积累，具备了挑战 C2000 的实力，有机会通过技术创新和优化，在实时控制领域实现对 C2000 的替代。

有见及此，为了在高端市场与国际巨头竞争，国产 MCU 厂商以TI C2000 为目标进行研发和替代，推动开发工具、软件库、文档资料等方面不断完善，构建更丰富、更成熟的生态系统，为国产 MCU 的发展创造良好环境，提升国产芯片的整体竞争力，推动产业升级。

极海半导体，正在成为其中一个重要的参与者。

极海半导体，携G32R501入局

作为一家拥有20年集成电路设计经验和嵌入式系统开发能力的企业，珠海极海半导体有限公司在工业级/车规级微控制器、模拟混合信号IC及系统级芯片方面拥有丰富的行业经验。经过多年的厚积薄发，公司芯片和方案获得了客户的高度认可，公司客户群体也覆盖了各行业的头部企业。据透露，在过去的发展中，极海APM32 工业级MCU出货量已突破7亿颗，车规级MCU也通过ISO 26262 ASIL-B功能安全产品认证和AEC-Q100 Grade1/2车规可靠性认证，并已广泛量产上车应用于信息娱乐系统、车身控制、动力系统、以及安全系统等汽车领域，这让公司有实力和底气去往更高端市场进军。

最近，他们正式发布了基于 Arm® Cortex®-M52双核架构及支持Arm Helium™技术的G32R501 实时控制MCU，正式宣告入局TI C2000所把持的市场。在极海半导体看来，实时控制MCU需要从架构到设计上支持更低系统时延、高性能控制外设和灵活IP互联核心等特性，公司的G32R501正是基于这些理解而诞生的。

据介绍，G32R501实时控制MCU基于Arm® v8.1-M架构，其新一代高能效处理器具备出色的实时运算性能，在保持Cortex-M4F、Cortex-M33迁移便捷的基础上，能实现DSP性能2.7倍与ML性能5.6倍的提升，可满足大部分实时控制的需求，这主要得益于Arm在该架构上带来的扩展——Helium™。作为Arm® Cortex®-M 处理器系列的 M-Profile 矢量扩展 (MVE)，如上所述，Helium™技术可为机器学习 (ML) 和数字信号处理 (DSP) 应用提供显著的性能提升。

基于上述硬件配置，再借助极海基于ACI的CDE(Customer Datapath Extension)接口，还可以将极海自主研发的紫电数学指令扩展单元和Cortex-M52内核完美融合，使其在指令集层面支持FFT运算、复杂数学运算、三角函数、傅里叶变换等多种数学加速运算，从而进一步提升了实时控制运算效率，并显著降低了CPU访问时延。

此外。支持TCM，包括数据TCM及指令TCM，将实时控制核心代码和数据放入TCM，可大幅提升运行效率；再加上对Arm Helium™技术的支持，有助于大幅提升SIMD运算性能，使的边缘AI的部署更加简单高效，触手可及。

正是得益于这些领先的设计，使得G32R5的单核配置在Flash中运行代码的相对TI C2000的执行周期数降低了5.8%（相对周期数越低性能越高）。Louis LU也提到："如果按250MHz主频换算，这意味着缩短了超过64%的控制环路执行时间！"

除了性能强劲的计算单元，增强型实时控制也是G32R501不得不提的又一个优势。

据介绍，在这颗MCU中集成了16个高分辨率PWM通道（150ps分辨率）、4个灵活逻辑块（FLB）以及UART、CAN、I2C、QSPI和PMBus等多种通信接口。这让其拥有了更强悍的扩展能力。当中，高性能PWM模块和FLB逻辑块能够为高精度实时控制提供了更好的保障。

除了上述的外设，G32R501还集成了3个12 位ADC（3.45MSPS 采样率）、7个内置12位参考DAC的比较器、7个增强型捕捉模块（CAP）、2个增强型正交编码器脉冲（QEP）模块和4个Σ-Δ滤波器模块（SDF），得益于这些灵敏感测资源，G32R501的信号采集能力获得了进一步的优化。

此外，通过集成包括代码安全（DCS）、多重安全增强和国际认证与环境适应性在内的多项设计和认证，让G32R501 在安全性和可靠性方面表现出色，确保其在严苛环境中的稳定运行。

据介绍，G32R501提供的全面安全防护功能，可以防止未经授权的访问和查看片上安全存储器及其他安全资源，确保数据和系统的机密性与完整性；丢失时钟检测电路、看门狗定时器、寄存器写保护以及纠错码（ECC）与奇偶校验功能的集成，也让其在安全上获得更高维度的保障；作为一款对高可靠性有强硬要求的产品，G32R501还符合 IEC 61508 SIL2 安全完整性等级和AEC-Q100 Grade 1 车规可靠性认证标准，并支持宽工作温度范围（-40℃ ~ 125℃），这让其在很多场景的应用中游刃有余。

从以上参数可以看到，G32R501在与德州仪器F280049/F280025/F280039兼容（大部分封装支持硬件PIN2PIN替换，具体需要结合客户的管脚功能复用情况评估，软件只需要 5%~10% 代码更改量）的同时，还具备了TI同类产品所不具备的优势。例如，G32R501的Flash及SRAM资源比竞品大客户项目代码无需基于项目优化，维护更简单，比如ADC通道数比C2000多。正是这些领先的配置，让G32R501在与模拟芯片龙头最新推出的、集成了NPU的28P55进行对标时，也不落下风。

为了简化工程师的开发工作量，极海半导体还为G32R501 提供了完善的生态开发体系，助力工程师高效开发，实现更短的项目落地周期。据介绍，公司为其提供了驱动库、数学库、中间件、安全库和应用库等多种库资源，能满足用户在不同开发阶段的需求；同时，兼容KEIL、IAR、Eclipse等主流 IDE 工具链，支持多任务操作系统和软硬件开发工具，确保开发流程顺畅，方便用户使用熟悉的开发环境；此外，还提供了数据手册、用户手册、迁移手册等丰富的技术文档，G32R501 EVAL 评估板、双电机调试板、EtherCAT 总线调试板等灵活的硬件调试工具，以及双向电源、微型逆变器、伺服控制器、低压无感双电机等量产级参考设计，同时，极海半导体还具备专业技术团队，可快速周到的响应工程师及客户需求。

G32R501资料官方链接：https://www.geehy.com/product/fifth/G32R501

正因为具备这些领先设计，极海半导体G32R501主要聚焦新能源光伏、新能源汽车、商业电源、工业自动化等典型实时控制应用领域，能够为光伏/储能逆变器、充电桩电源模块、服务器电源、车载OBC、UPS、伺服控制器、机器人等细分市场提供高效、稳定、可靠的芯片产品及方案支持。

在问到对实时控制芯片产品线未来规划时，极海半导体表示，公司将针对服务器、通信电源、充电桩直流模块等商用电源领域、以及机器人、变频器等运动控制领域，推出成本更具竞争力的G32R502系列实时控制MCU；针对高性能应用需求，将推出加强总线通讯外设和实时控制性能的G32R507系列实时控制MCU。

回看过去几年国产MCU的发展历程，从一开始的向国外领先对手学习到正向原创，本土MCU产业在技术实力上获得了质的飞跃。在产品应用场景上，我们也已经从低端市场，一步步走向了高端市场。极海半导体这些年取得的成绩，正是国产MCU这些年筚路蓝缕的最好印证。

从专用MCU走向工业市场，再到现在走向高端应用，极海半导体正在积极参与到这波国产高端MCU的逆袭浪潮中去。在G32R501发布后，极海半导体已然成为这个市场不可或缺的重要角色。

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