人形机器人芯片赛道,锁定先发席位

摘要

人形机器人还没跑通,但卖芯片的兆易创新已经率先规模化落地,并以此为基础持续迭代新一代产品。

8月5日下午,兆易创新举办了一场具身智能MCU新品发布会,推出了两颗专门面向人形机器人的芯片,GD32H77R和GD32F50M。

不过这场发布会真正值得琢磨的,倒不只是这两颗芯片本身,而是它透出来的一种信号。眼下整机厂商正在积极探索人形机器人的落地场景,整个供应链也在这轮爬坡中同步布局。作为芯片层面的玩家,兆易创新拿出了成熟的产品和持续迭代的能力,与整机厂商的探索形成协同,只有整机厂找到方向,芯片的应用才能真正打开。

 一、MCU 行业正在经历接近十倍量级的爬坡

MCU行业正在经历的一轮陡峭爬坡,高工智能产业研究院的数据显示,2025年全球人形机器人出货量大概1.85万台,而今年上半年出货就已经超过去年全年,全年预计能冲到10万台左右,一年翻了将近五倍。往后看,2030年出货预期是70万到80万台,机器狗也差不多这个量级,到2035年普遍看到500万台。资本早就闻风而动,去年行业融资规模大约56亿美元,多家机器人头部厂商已经在冲刺IPO。同时,工信部也在推标准委员会之类的落地工作。

这个市场还有一个很鲜明的底色,就是中国厂商在主场上跑得最快。目前全球大概七成的整机出货来自中国,供应链更是九成在中国。成本差异也很明显,不算软件的话,海外全套供应链的BOM成本大概5万美元,国产供应链只要3.5万美元左右,海外贵了1.6倍不止。而在BOM结构里,驱动和执行部件占了六成上下,感知系统两到三成,这就不难理解为什么芯片厂商都在往关节里钻。

落地节奏上,今年国内出货的机器人大概七成是用来做数据采集的。整机进工厂等固定场景采数据、训练模型、提升泛化能力,再反过来铺更多的应用场景,形成一个螺旋式上升的循环。说白了,今年机器人出货最核心的落地场景就是数据采集训练。

对MCU厂商来说,这就是一笔可以直接算的账。一台人形机器人有三十多个关节,加上灵巧手和各类传感器,差不多要60颗MCU,一台机器狗大概25颗。这么一算,2026年行业MCU需求就在1000万颗以上,2030年能到接近5000万颗。一个以前几乎不存在的专用MCU市场,正在以一种芯片厂商最乐意看到的方式凭空长出来。

二、两款新品MCU,一颗管机器人的「腿」,一颗管「手」

回到兆易这次发的两款产品,定位很清晰,一颗管机器人的腿,一颗管手。GD32H77R专门用来应对腿部这类大关节的动态要求,GD32F50M则面向手臂、手肘这类上肢关节,同时也是机器狗的主力选择。

有意思的是,兆易为机器人单独开了一个R系列。在他们H77家族里,E代表工业,D代表显示,这次新增的R就是Robotics。兆易说得挺直接,人形机器人值得一个长期耕耘的独立子系列。这颗H77R用的是Cortex®-M7内核,主频600MHz,能扛105℃的环境温度,配了640KB和CPU同频运行的TCM,还塞进了三角函数、滤波、FFT这些数字加速引擎。

性能对标国际一线产品,但动态功耗只有同类产品的20%到50%。诀窍在于内核电压,国际大厂做到五六百兆主频通常把内核电压拉到1.25V到1.35V,而兆易通过深度的功耗和电压设计,只需要对手六到七成左右的电压。功耗和电压是平方关系,这一下就拉开了差距。对于关节这种小尺寸PCB、散热全靠传导的场景,发热低直接决定了可靠性和寿命。这也就是为什么兆易在双核和单核之间最终选了单核,双核的发热和体积在关节里确实过不去。

通信也是这颗芯片的重头戏。H77R集成了EtherCAT®从站控制器和两个100M的物理层PHY,DC同步周期做到62.5微秒。机器人是多关节协同的系统,关节间通信的延时、实时性和抖动,是从仿真走向现实时最要命的工程鸿沟。而EtherCAT®协议栈由硬件子系统完成,CPU不用插手,这也是它在具身智能领域越来越火的原因。此外,芯片还支持用片上NVM模拟EEPROM,省掉一颗器件,同时预置了FSoE安全协议栈。

集成度方面,H77R把过去MCU加FPGA加PHY加EtherCAT®从站控制器加编码器接口这些功能,拢共四五颗芯片的活儿收进了一颗,封装面积只有上一代H75E的三分之一,大概一张nano SIM卡那么大。存储配了2MB可直接执行的片上Flash,外加最高8MB的存储Flash,能支撑安全OTA升级和日志存储。安全方面,提供完整的功能安全包,包含通过了德国莱茵的IEC 61508认证的STL,还率先对齐了欧盟CRA网络安全法案,为出海打下基础。

另一颗GD32F50M则把运放和预驱也塞了进来。它基于兆易口碑不错的F5系列,Cortex®-M33内核,最高280MHz,同主频下Coremark比M4高约20%。核心思路是把四通道轨到轨运放和三相预驱集成到一颗芯片里。市面上MCU加预驱加运放的产品不是没有,但大多面向电动工具这类初级应用,能把高性能MCU、大驱动能力预驱和高性能运放塞进一颗芯片的,目前还只此一家。预驱用的是120V高侧耐压,机器人母线电压一般在24V到48V,这个余量足以应付急停和电机反电动势冲击,还集成了自举二极管,进一步压缩BOM和PCB面积。封装8×8毫米,比H77R还小一号,提供焊接友好的QFP80和散热更优的BGA100两种选择。相比现有主流方案,实时控制性能大概有3倍的提升。

不过话说回来,在晶圆和封装都在涨价的背景下,集成方案相对分立方案的价格优势其实不算大,集成的成本本身也在涨。这两颗芯片真正的差异化不在更便宜,而在尺寸、集成度和性能,影响关节板选择哪一颗芯片的事情。

 三、卖水人的钱,已经先赚到了

整场发布会最值得玩味的,其实是兆易讲增长逻辑的方式。技术驱动业绩,产品驱动业绩,先赚到钱,再用赚到的钱给出新能力。

数据摆在那里,兆易MCU已经连续8年国产第一,是全球32位通用MCU市场前十中唯一的国内厂商,排在第七,累计出货25亿颗,去年单年出货约5亿颗,今年市场向好叠加缺货预期,有望创历史新高。更关键的是上一代H7的战绩,作为国产第一颗600MHz的M7芯片,2023年Q4量产到现在出货已经到了千万级别,局部甚至供不应求。用兆易自己的话说,死磕高难度芯片不只是面子问题,它确实能带来一定的商业回报。

在机器人这条新赛道上,兆易服务了全球300多家机器人上下游客户,成交客户超过100家,市面上叫得出名字的机器人厂商基本都是它的客户。今年上半年,兆易在机器人领域的MCU出货大约300万颗,下半年占比还会更高。

人形机器人的终局确实还远,整机厂的盈利模式也还在摸索,但产业爬坡期最确定的受益者,永远是那个站在上游、按颗收钱的卖水人。从H77R和F50M身上能看出来,兆易创新锁定了先发优势,正在把这种优势持续转化为下一轮竞争的入场券。

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