与国产替代1.0时代不同，客户在经历过史无前例的缺芯潮之后，将供应链安全放在了更高的位置，迫切需要多源头的供货保证，加之逆变器市场现在对成本越来越在意，这一切都给国产控制类MCU的推出奠定了良好的基础。
11月，纳芯微宣布联合芯弦半导体(ChipSine)推出NS800RT系列实时控制MCU的消息一经公布，便引发了各界极大的关注——人们不仅关心该系列芯片的性能，也对双方的合作模式有着浓厚的兴趣。日前，纳芯微MCU市场总监宋昆鹏就行业关心的热点话题，接受了媒体的采访。
纳芯微宣布联合芯弦半导体(ChipSine)推出NS800RT系列实时控制MCU
新产品性能几何？
光伏/储能逆变器、不间断电源、工业自动化、协作机器人、新能源汽车大/小三电、空调压缩机是NS800RT系列MCU的核心应用场景。凭借更加高效、功能更强大的实时控制能力和丰富的外设，NS800RT系列能够帮助工程技术人员实现皮秒(万亿分之一秒)级别的PWM控制，从而显著提升系统运行精度和效率。
NS800RT系列实时控制MCU结构框图
NS800RT系列实时控制MCU的首发型号包括NS800RT5039，NS800RT5049和NS800RT3025，分别采用单颗主频为260MHz或200MHz的Arm Cortex-M7内核，支持分支预测、DSP指令集和FPU。
除了搭载Arm Cortex-M7内核外，NS800RT系列的一大亮点是额外集成了一个支持浮点运算的硬件数学加速核(eMath)，相比通用Arm Cortex-M7的数学运算能力，在三角函数、开方、指数、对数、傅里叶变换(FFT)、矩阵运算、FIR滤波等数字信号处理运算中有大幅算力提升。
“在进行产品定义时，NS800RT系列的定位主要是对标竞品的中端算力产品。从实测数据来看，在260MHz M7内核和eMath加持下，NS800RT在算力表现上完全不输竞品。在部分客户不需要CLA功能时，NS800RT系列产品算力约为同类产品的两倍。”纳芯微MCU市场总监宋昆鹏说。
而之所以选择对标友商中端算力产品，他解释称，一是因为高端产品对客户来说非常核心，在没有出现重大产品缺陷的时候，客户轻易不会进行替换；二是中端MCU产品在汽车车载充电器(OBC)、低功率组串式逆变器、太阳能光伏微型逆变器、电机控制变频器、数字电源、伺服电机等应用中被广泛使用，应用覆盖面更广。作为行业的“新晋玩家”，首先选择在中端产品层面与客户建立信任，是更加自然的事情。
除了算力的提升外，对NS800RT系列进行存储的扩展也是性能提升的保证。资料显示，NS800RT系列配备了256KB SRAM，32KB高速缓存(I-Cache, D-Cache)和最高256KB的超大紧耦合内存(ITCM, DTCM)，通过更快的读写速度，显著提升了内核综合处理性能。
外设方面，考虑到ADC或比较器通道数量不够，一直是用户在实际使用中的痛点。NS800RT系列此次集成了3个12位ADC，采样速率高达5MSPS，INL和DNL低至±1.5LSB，支持高达34个采样通道；2个12位DAC，采样速率1MSPS，INL低至±1.5LSB；7对(14个)高速模拟比较器CMPSS，带DAC与斜波发生器；3路放大倍数可编程的差分输入运放(PGA)；8个Sigma-Delta滤波器模块(SDFM)输入通道；以及两个全温度范围内精度可达±1%的高精度时钟。
作为实时控制MCU，高精度PWM控制性能至关重要。NS800RT系列支持16对互补/32路独立PWM输出，其中高精度HRPWM有16路，可实现100皮秒的高精度PWM控制，不但高于竞品150皮秒的数据，客户也无需再增加额外器件，就能更好的满足各种高效率、高细分、高控制精度应用的需求，更加适配基于SiC和GaN功率器件打造的数字电源和电机控制系统。
该系列器件符合车规AEC-Q100认证标准，支持汽车ISO26262 ASIL B与工业IEC61508 SIL2等级的功能安全，并且内设AES-128/256和TRNG算法，进一步提升了信息安全。
为了帮助用户快速上手并进行系统开发，纳芯微和芯弦还联合推出了一系列技术资源和开发套件，包括全面的SDK开发套件；支持KEIL，IAR，GCC/Eclipse的IDE工具链；系统评估板等各种软硬件支持，以期给客户更好的产品兼容性和软件迁移性。
首发为何选择实时控制类？
宋昆鹏从两方面对该问题进行了解读。在他看来，首先，目前国内MCU厂商在通用MCU的赛道上非常拥挤，但是细分应用专用的MCU，尤其是高端处理器，做稳定的公司还相对较少，这造成了即使在前几年最缺货的时候，客户仍然不愿更换某些国外大厂产品的客观事实。
另一方面，纳芯微在泛能源和汽车行业布局良久，外围模拟器件种类丰富，作为应用导向型公司，选择此时增加处理器产品，与模拟器件一起构成系统级解决方案，也符合公司的战略规划。
从实际应用角度来看，在电机控制变频器和伺服电机领域，它们不仅对实时控制有要求，对于现场总线以及互联互通也有很高的要求，而且竞争激烈，成本敏感，也是当前众多国际国内企业“扎堆”推出解决方案的原因。然而在光伏逆变器、数字电源、汽车OBC等领域，尽管MCU占整体BOM成本并不高，但却处于实时控制方案核心位置，客户对“更换”一事始终持谨慎态度，加之本土企业成熟量产的经验较少，一定程度上造成了国外大厂垄断的局面。
“NS800RT系列的目标客户，与纳芯微模拟产品的客户群存在高度一致性，他们对公司的质量管理体系、保供能力有着极强的信任。而且我们在推出NS800RT系列之前进行了广泛的客户走访和大量的市场调研，针对客户提出的痛点做了不少有针对性的更新。”宋昆鹏同时强调指出，与国产替代1.0时代不同，客户在经历过史无前例的缺芯潮之后，将供应链安全放在了更高的位置，迫切需要多源头的供货保证，加之逆变器市场现在对成本越来越在意，这一切都给国产控制类MCU的推出奠定了良好的基础。
模拟IC公司做MCU，MCU公司做模拟IC，孰难？
这是2024年以来本土半导体相关企业呈现出来的典型态势。前者比如纳芯微联合芯弦半导体，后者代表性案例则是兆易创新在今年年中宣布将模拟芯片产品视作公司新的发力方向，并确立了以高性能电源、电机驱动、锂电池管理芯片、专用电源管理芯片、信号链产品为代表的核心产品矩阵。
当然，也有遭遇坎坷的。不久前，国内IC企业思瑞浦(3PEAK)就宣布解散其微控制器团队，重新聚焦其核心业务——模拟和数模混合产品线。
将模拟IC与MCU一起整合推出并不难理解。从市场需求与技术发展角度来看，随着物联网、智能家居、可穿戴设备等新兴领域的快速发展，电子产品对集成度、性能、功耗等方面的要求越来越高，将模拟IC器件与MCU整合在一起，可以满足这些市场对小型化、低功耗、高性能产品的需求。同时，数字芯片虽然是当前业界瞩目的焦点，但如果没有模拟IC的搭配，性能再优异的数字IC也无法充分发挥自身优势。
从简化设计、提高性能、以及模拟与数字协同角度来看，模拟IC与MCU整合后的芯片具有更高的集成度，可以实现模拟信号与数字信号的相互转换和处理，有助于实现产品的轻薄化和小型化，降低系统复杂度，提高可靠性。
那么，模拟IC公司做MCU和MCU公司做模拟IC，哪一个难度更大？宋昆鹏对此回应称，“两者其实都是很有难度的事情，因为相当于是跨界。”但同时，全球领先的IC设计企业又都拥有模拟和数字产品，毕竟只有这样才能给客户提供系统级解决方案。这对整个公司的研发体系、产品路线，甚至是企业文化都提出了非常高的要求，这也是纳芯微选择芯弦，而不是完全自建研发团队的重要原因之一。
而且与通用MCU不同的是，实时控制类MCU与具体应用结合得非常紧密，设计人员需要了解相当多的设计细节和整体流程控制，诸如“每一个外设该如何使用？”、“软件如何在控制算法中调用外设？”这样的问题，都必须了然于心，而非简单的进行外设和算力堆砌。此外，实时控制类MCU本质上属于模数混合产品，对ADC、高速比较器、高精度PRM这样的模拟IP性能要求很高，如果再考虑计算兼容、软件迁移、制造、测试等工作，挑战相当大。
为了将产品快速形成系统级解决方案，在与芯弦的合作中，纳芯微通过内部的系统应用方案团队主攻硬件，芯弦AE团队主攻系统软件，最新的6.6千瓦OBC方案就是双方合作的典范。
结语
从模拟芯片国产化的角度来看，国产芯片已经基本完成了大部分品类从0到1的突破，实现了品类的全面覆盖。按照纳芯微电子公司创始人、董事长、CEO王升杨的说法，“模拟芯片的国产化走到今天，我们认为在趋势上已经不可逆了。”无非是说国产模拟芯片产品在性能、成本、大规模出货的质量表现等方面和国外厂商还有一点差距，并且这个差距并不是不可逾越的，只要假以时日，国产芯片是能够赶上这样的差距。
更重要的是，如果没有中国芯片厂商抓住历史机遇期实现快速发展，整个全球模拟芯片的市场格局就会在相当长的时间内进入一个海外巨头把持、维持高额毛利的稳定期。但正是在这个时间点，在外部环境的刺激下，中国模拟芯片厂商入场，带来了新一轮“卷”的周期。
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