本土芯片產業在過去幾年里取得了傲人的成績，很多國產芯片在與國際友商的產品相比時，也不落下風。但是，我們必須承認，在不少領域，國產芯片還有很長一段路要走。例如，TI的C2000系列，就是本土實時控制MCU廠商短期難以逾越的高山。

極海半導體實時控制產品線高級產品經理Louis LU在談及C2000的時候也對TI這系列產品的成就和貢獻表示了深深敬意。他直言：“在實時控制MCU領域，TI的C2000系列產品以其卓越的性能和創新技術，不僅樹立了行業標桿，更引領了行業發展。”

不過，基于國際競爭局勢以及自身的技術積累和發展需求，極海半導體也毅然走向了實時控制賽道，力爭與自己所敬仰的對手同臺競技。

TI C2000，輝煌三十年

自1982年推出 TMS32010 DSP 以來，德州儀器 (TI) 就一直是數字信號處理器 (DSP) 市場的領導者。但相信TI并沒有預想到在1994年推出TMS320C10處理器的時候，這個后來并稱為C2000的產品線會在歷經三十年后，仍能受到市場的熱捧。

據TI高管在早前的一場采訪中所說，C2000之所以能一直被行業內的工程師認可和青睞，就是因為它切中了實時控制這個點。而對于實時控制而言，需要高性能實時CPU、數學運算單元和協處理器單元，還需要ADC和PWM等關鍵控制外設，來幫助開發者實現從傳感到執行鏈路的整體優化，這正是TI C2000 MCU實時處理核心的競爭力所在。

行業人士也告訴半導體行業觀察，TI C2000能夠獲得當前的地位，主要得益于其擁有強大實時性能、差異化外設支持、豐富解決方案、全面的軟件支持、優秀的人才培養和持續的技術創新。以處理能力為例，據介紹，得益于C28x內核， TMU 與 VMU 等獨特架構和硬件加速單元，TI C2000 能高效處理三角函數、復數等運算，滿足電機控制等復雜場景需求。尤其是在數字濾波、快速 FFT 等方面，TI C2000表現特別出色。

此外，龐大用戶基礎、豐富開發資源和廣泛合作伙伴支持，也是TI C2000歷久彌新的原因之一。

行業人士表示，TI 為 C2000 提供了完整的開發工具鏈、軟件庫、文檔資料等，降低了開發難度、縮短了開發周期。同時，TI針對不同數字電源和電機控制等應用方向提供了豐富的參考設計資源，方便工程師進行原型設計及產品開發參考。疊加TI 本身圍繞著C2000開發的一系列算法庫，讓很多廠商難舍TI。例如，針對電機，TI開發了InstaSPIN算法，這也是讓他們在這個市場站穩腳跟的另一個殺手锏。再者，在諸如電動汽車、工業伺服驅動等特定領域，TI C2000 經過長期應用驗證，能很好滿足這些領域的特殊要求，新進入者難以短時間滿足。

以上談到的TI C2000種種優勢，對于任何想進入這個市場的芯片公司來說，都是必須逾越的鴻溝之一。

但是，正如文章開頭所說，打造本土的C2000芯片，刻不容緩。

國產C2000，是時候了

之所以需要國產C2000，在行業人士看來，這是由多方面的原因決定的。

首先，從TI C2000本身來看，雖然這系列產品備受歡迎，但在某些方面，卻存在“硬傷”。例如存儲資源相對受限、主頻存在瓶頸、內核架構限制、協處理器限制以及軟件兼容和生態存在局限性。

尤其是軟件生態，如大家所見，現在工業界越來越多的使用實時操作系統，而Arm MCU 常常能夠更好地兼容主流的操作系統（如FreeRTOS和RT-Thread），這對于需要復雜軟件架構的應用來說是一個重要優勢，也易于用戶進行平臺統一化管理。另外Arm MCU 擁有更為龐大的生態系統和開發者社區，可提供豐富的開發工具、庫和開源項目。這使得開發者在使用 Arm MCU 時能夠更容易找到支持和資源。

于是，從Arm MCU中冒出C2000的替代者，就成為了水到渠成的事情。值得一提的是，就連TI自身也發布了使用Arm內核的AM263x 系列并取得了成功，這足以證明了Arm替代C28內核的可能性。

C2000 內核和Arm內核的閃存執行效率對比

圖源：TI

其次，從本土芯片產業發展現狀看來。一方面，因為近年來國際貿易形勢變化及缺貨等問題的出現，讓客戶對供應鏈安全產生顧慮。而國產 MCU 廠商以 C2000 為替代目標，推出國產實時控制 MCU，可提供更穩定、安全的供應鏈，降低客戶風險；

另一方面，國產實時控制 MCU 廠商過去幾年里大多聚焦于汽車和泛能源等市場，這與C2000 的應用領域高度重合，從而驅使國產廠商以 C2000 為目標，能夠更好地滿足自身目標客戶群體的需求，為客戶提供更全面的解決方案；

再者，隨著本土晶圓廠工藝取得新突破，國產 MCU 在性能、質量等方面有了提升的基礎。同時，國產廠商在模擬產品等方面也有了深厚積累，具備了挑戰 C2000 的實力，有機會通過技術創新和優化，在實時控制領域實現對 C2000 的替代。

有見及此，為了在高端市場與國際巨頭競爭，國產 MCU 廠商以TI C2000 為目標進行研發和替代，推動開發工具、軟件庫、文檔資料等方面不斷完善，構建更豐富、更成熟的生態系統，為國產 MCU 的發展創造良好環境，提升國產芯片的整體競爭力，推動產業升級。

極海半導體，正在成為其中一個重要的參與者。

極海半導體，攜G32R501入局

作為一家擁有20年集成電路設計經驗和嵌入式系統開發能力的企業，珠海極海半導體有限公司在工業級/車規級微控制器、模擬混合信號IC及系統級芯片方面擁有豐富的行業經驗。經過多年的厚積薄發，公司芯片和方案獲得了客戶的高度認可，公司客戶群體也覆蓋了各行業的頭部企業。據透露，在過去的發展中，極海APM32 工業級MCU出貨量已突破7億顆，車規級MCU也通過ISO 26262 ASIL-B功能安全產品認證和AEC-Q100 Grade1/2車規可靠性認證，并已廣泛量產上車應用于信息娛樂系統、車身控制、動力系統、以及安全系統等汽車領域，這讓公司有實力和底氣去往更高端市場進軍。

最近，他們正式發布了基于 Arm^? Cortex^?-M52雙核架構及支持Arm Helium?技術的G32R501 實時控制MCU，正式宣告入局TI C2000所把持的市場。在極海半導體看來，實時控制MCU需要從架構到設計上支持更低系統時延、高性能控制外設和靈活IP互聯核心等特性，公司的G32R501正是基于這些理解而誕生的。

據介紹，G32R501實時控制MCU基于Arm^? v8.1-M架構，其新一代高能效處理器具備出色的實時運算性能，在保持Cortex-M4F、Cortex-M33遷移便捷的基礎上，能實現DSP性能2.7倍與ML性能5.6倍的提升，可滿足大部分實時控制的需求，這主要得益于Arm在該架構上帶來的擴展——Helium?。作為Arm^? Cortex^?-M 處理器系列的 M-Profile 矢量擴展 (MVE)，如上所述，Helium?技術可為機器學習 (ML) 和數字信號處理 (DSP) 應用提供顯著的性能提升。

基于上述硬件配置，再借助極海基于ACI的CDE(Customer Datapath Extension)接口，還可以將極海自主研發的紫電數學指令擴展單元和Cortex-M52內核完美融合，使其在指令集層面支持FFT運算、復雜數學運算、三角函數、傅里葉變換等多種數學加速運算，從而進一步提升了實時控制運算效率，并顯著降低了CPU訪問時延。

此外。支持TCM，包括數據TCM及指令TCM，將實時控制核心代碼和數據放入TCM，可大幅提升運行效率；再加上對Arm Helium?技術的支持，有助于大幅提升SIMD運算性能，使的邊緣AI的部署更加簡單高效，觸手可及。

正是得益于這些領先的設計，使得G32R5的單核配置在Flash中運行代碼的相對TI C2000的執行周期數降低了5.8%（相對周期數越低性能越高）。Louis LU也提到："如果按250MHz主頻換算，這意味著縮短了超過64%的控制環路執行時間！"

除了性能強勁的計算單元，增強型實時控制也是G32R501不得不提的又一個優勢。

據介紹，在這顆MCU中集成了16個高分辨率PWM通道（150ps分辨率）、4個靈活邏輯塊（FLB）以及UART、CAN、I2C、QSPI和PMBus等多種通信接口。這讓其擁有了更強悍的擴展能力。當中，高性能PWM模塊和FLB邏輯塊能夠為高精度實時控制提供了更好的保障。

除了上述的外設，G32R501還集成了3個12 位ADC（3.45MSPS 采樣率）、7個內置12位參考DAC的比較器、7個增強型捕捉模塊（CAP）、2個增強型正交編碼器脈沖（QEP）模塊和4個Σ-Δ濾波器模塊（SDF），得益于這些靈敏感測資源，G32R501的信號采集能力獲得了進一步的優化。

此外，通過集成包括代碼安全（DCS）、多重安全增強和國際認證與環境適應性在內的多項設計和認證，讓G32R501 在安全性和可靠性方面表現出色，確保其在嚴苛環境中的穩定運行。

據介紹，G32R501提供的全面安全防護功能，可以防止未經授權的訪問和查看片上安全存儲器及其他安全資源，確保數據和系統的機密性與完整性；丟失時鐘檢測電路、看門狗定時器、寄存器寫保護以及糾錯碼（ECC）與奇偶校驗功能的集成，也讓其在安全上獲得更高維度的保障；作為一款對高可靠性有強硬要求的產品，G32R501還符合 IEC 61508 SIL2 安全完整性等級和AEC-Q100 Grade 1 車規可靠性認證標準，并支持寬工作溫度范圍（-40℃ ~ 125℃），這讓其在很多場景的應用中游刃有余。

從以上參數可以看到，G32R501在與德州儀器F280049/F280025/F280039兼容（大部分封裝支持硬件PIN2PIN替換，具體需要結合客戶的管腳功能復用情況評估，軟件只需要 5%~10% 代碼更改量）的同時，還具備了TI同類產品所不具備的優勢。例如，G32R501的Flash及SRAM資源比競品大客戶項目代碼無需基于項目優化，維護更簡單，比如ADC通道數比C2000多。正是這些領先的配置，讓G32R501在與模擬芯片龍頭最新推出的、集成了NPU的28P55進行對標時，也不落下風。

為了簡化工程師的開發工作量，極海半導體還為G32R501 提供了完善的生態開發體系，助力工程師高效開發，實現更短的項目落地周期。據介紹，公司為其提供了驅動庫、數學庫、中間件、安全庫和應用庫等多種庫資源，能滿足用戶在不同開發階段的需求；同時，兼容KEIL、IAR、Eclipse等主流 IDE 工具鏈，支持多任務操作系統和軟硬件開發工具，確保開發流程順暢，方便用戶使用熟悉的開發環境；此外，還提供了數據手冊、用戶手冊、遷移手冊等豐富的技術文檔，G32R501 EVAL 評估板、雙電機調試板、EtherCAT 總線調試板等靈活的硬件調試工具，以及雙向電源、微型逆變器、伺服控制器、低壓無感雙電機等量產級參考設計，同時，極海半導體還具備專業技術團隊，可快速周到的響應工程師及客戶需求。

G32R501資料官方鏈接：https://www.geehy.com/product/fifth/G32R501

正因為具備這些領先設計，極海半導體G32R501主要聚焦新能源光伏、新能源汽車、商業電源、工業自動化等典型實時控制應用領域，能夠為光伏/儲能逆變器、充電樁電源模塊、服務器電源、車載OBC、UPS、伺服控制器、機器人等細分市場提供高效、穩定、可靠的芯片產品及方案支持。

寫在最后

在問到對實時控制芯片產品線未來規劃時，極海半導體表示，公司將針對服務器、通信電源、充電樁直流模塊等商用電源領域、以及機器人、變頻器等運動控制領域，推出成本更具競爭力的G32R502系列實時控制MCU；針對高性能應用需求，將推出加強總線通訊外設和實時控制性能的G32R507系列實時控制MCU。

回看過去幾年國產MCU的發展歷程，從一開始的向國外領先對手學習到正向原創，本土MCU產業在技術實力上獲得了質的飛躍。在產品應用場景上，我們也已經從低端市場，一步步走向了高端市場。極海半導體這些年取得的成績，正是國產MCU這些年篳路藍縷的最好印證。

從專用MCU走向工業市場，再到現在走向高端應用，極海半導體正在積極參與到這波國產高端MCU的逆襲浪潮中去。在G32R501發布后，極海半導體已然成為這個市場不可或缺的重要角色。