自Beckhoff Automation在2003年開(kāi)發(fā)EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）技術(shù)，并將其移交給名為ETG（EtherCAT Technology Group：EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)）的獨(dú)立組織運(yùn)營(yíng)以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)就獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。

根據(jù)EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)(ETG)在2023年發(fā)布的信息顯示，自2014年以來(lái)，EtherCAT節(jié)點(diǎn)數(shù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，僅2022年就增加了1840萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)。除模塊化I/O設(shè)備外，ETG估計(jì)全球EtherCAT節(jié)點(diǎn)數(shù)為5910萬(wàn)個(gè)，而近期的增長(zhǎng)尤為明顯。

據(jù)EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)執(zhí)行董事Martin Rostan介紹，除2019年受自動(dòng)化市場(chǎng)影響增長(zhǎng)趨緩以外，EtherCAT節(jié)點(diǎn)數(shù)多年來(lái)一直呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，例如在北美，EtherCAT取得了越來(lái)越好的進(jìn)展。在發(fā)源地歐洲，EtherCAT發(fā)展也表現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)。來(lái)到亞洲市場(chǎng)，更是發(fā)展最迅猛。尤其是在中國(guó)市場(chǎng)，表現(xiàn)驚人。

海外巨頭壟斷的市場(chǎng)

之所以EtherCAT能夠獲得如此高度的認(rèn)可，與他本身的技術(shù)特點(diǎn)有著密切的關(guān)系。

作為一項(xiàng)高性能以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，EtherCAT 的主要優(yōu)勢(shì)之一是其高速、低延遲通信。其獨(dú)特的幀處理和數(shù)據(jù)傳輸方法可實(shí)現(xiàn)其他現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)無(wú)法比擬的極高帶寬利用率。拓?fù)湓O(shè)計(jì)使循環(huán)時(shí)間具有確定性，使 EtherCAT 能夠滿(mǎn)足硬實(shí)時(shí)要求。此外，EtherCAT 支持分布式時(shí)鐘 (DC：Distributed Clocks)，可在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)非常精確的納秒級(jí)同步。

受惠于其高性能、低成本、應(yīng)用簡(jiǎn)易和拓?fù)潇`活等優(yōu)勢(shì)，該項(xiàng)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為全球市場(chǎng)上最通用和增長(zhǎng)最快的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議，在中國(guó)和全球擁有大量的用戶(hù)。然而，和很多其他芯片技術(shù)一樣，中國(guó)工業(yè)市場(chǎng)的EtherCAT應(yīng)用基本都是被TI、ST、英飛凌和瑞薩等海外領(lǐng)先廠商把持。國(guó)內(nèi)此前甚至沒(méi)有一個(gè)MCU廠商獲得Beckhoff官方授權(quán)，以打造更好的EtherCAT產(chǎn)品服務(wù)中國(guó)本地的客戶(hù)，這在當(dāng)前的全球競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)下廣受詬病。有行業(yè)知情人士透露，即使國(guó)內(nèi)此前有芯片廠商宣稱(chēng)自己支持EtherCAT，也不是經(jīng)過(guò)官方授權(quán)的，這給后續(xù)的產(chǎn)品升級(jí)和工業(yè)設(shè)備穩(wěn)定性帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

按照ETG的規(guī)定，對(duì)EtherCAT主站實(shí)施的授權(quán)是免費(fèi)的，但協(xié)議要求兼容性，以確保授權(quán)免費(fèi)并提供法律效力。而對(duì)于從站設(shè)備，EtherCAT則采用了CAN的授權(quán)模式，其授權(quán)費(fèi)用已經(jīng)包含到EtherCAT 從站控制器（ESC）芯片中，因此ESC供應(yīng)商需要一個(gè)許可，而設(shè)備制造商，最終用戶(hù)，系統(tǒng)集成商，工具生產(chǎn)商等無(wú)需再付授權(quán)費(fèi)用。

一般而言，這個(gè)授權(quán)都需要從EtherCAT的專(zhuān)利方Beckhoff獲得，但在過(guò)去，因?yàn)楦鞣N原因，國(guó)內(nèi)并沒(méi)有MCU廠商獲得這個(gè)授權(quán)。但現(xiàn)在，先楫半導(dǎo)體打破了這個(gè)局面。

本土EtherCAT MCU的突破

2023年12月，先楫半導(dǎo)體正式對(duì)外宣布，推出中國(guó)首款擁有德國(guó)倍福公司（Beckhoff）正式授權(quán)EtherCAT從站控制器（ESC, EtherCAT Slave Controller）的高性能MCU產(chǎn)品 HPM6E00系列。

“EtherCAT 技術(shù)在中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，但使用的MCU芯片均被國(guó)外品牌壟斷”，先楫半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁&市場(chǎng)銷(xiāo)售陳丹（Danny Chen）表示，她進(jìn)一步指出，HPM6E00 系列產(chǎn)品的推出代表中國(guó)在EtherCAT上內(nèi)嵌ESC的高性能MCU產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平。

據(jù)介紹，先楫半導(dǎo)體HPM6E00系列產(chǎn)品采用國(guó)際流行的RISC-V架構(gòu)，主頻高達(dá)600MHz，有單雙核選項(xiàng)，集成了德國(guó)倍福公司授權(quán)的EtherCAT從站控制器（ESC, EtherCAT Slave Controller），具備高性能運(yùn)動(dòng)控制、高實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)互聯(lián)的特性。

新MCU還提供多達(dá) 3 端口千兆以太路由模塊，支持多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN: Time-Sensitive Networking)，支持 32 路高分辨率 PWM 輸出、16 位 ADC、Σ? 數(shù)字濾波，帶有專(zhuān)業(yè)的編碼器管理模塊、靈活的外部總線和敏捷的硬件電流環(huán)功能，在高精度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

在先楫半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁&市場(chǎng)銷(xiāo)售陳丹（Danny Chen）看來(lái)，中國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、 企業(yè)出海，在這樣的市場(chǎng)發(fā)展需求中，先楫半導(dǎo)體推出了這款市場(chǎng)期待已久的 HPM6E00，它的一大亮點(diǎn)是集成高性能和EtherCAT 技術(shù)，EtherCAT 作為最通用和增長(zhǎng)最快的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議在中國(guó)和全球擁有大量的用戶(hù)，先楫會(huì)攜手更多合作伙伴一起進(jìn)行資源共享、方案共創(chuàng)和技術(shù)創(chuàng)新等合作。

在6月27官宣新品量產(chǎn)上市的時(shí)候，先楫半導(dǎo)體聯(lián)合合作伙伴推出了基于HPM6E00系列的“驅(qū)控一體多軸伺服驅(qū)動(dòng)器”、“多軸伺服驅(qū)動(dòng)”和“交流伺服驅(qū)動(dòng)平臺(tái)”應(yīng)用。

與此同時(shí)，先楫半導(dǎo)體還帶來(lái)了公司的HPM6E00 開(kāi)發(fā)板——HPM6E00EVK。據(jù)介紹，該開(kāi)發(fā)板提供雙百兆網(wǎng)口，實(shí)現(xiàn) ESC 功能，RGMII 千兆網(wǎng)口，CAN 接口，音頻接口，sigma-detal 轉(zhuǎn)換接口，HS USB 接口以及標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)接口可以適配先楫的電機(jī)驅(qū)動(dòng)板。同時(shí)HPM6E00EVK 的FEMC/PPI 插槽，方便用戶(hù)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)總線接口，并默認(rèn)提供 FEMC/PPI子板，可以實(shí)現(xiàn)SDRAM和并口的 ADC 采樣功能。此外，該開(kāi)發(fā)板還提供樹(shù)莓派接口以及板載的調(diào)試接口可以方便用戶(hù)進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)也提供標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口供用戶(hù)選擇。

“HPM6E00 填補(bǔ)了國(guó)內(nèi) MCU 市場(chǎng)的空白，也標(biāo)志著我國(guó)工業(yè) MCU 已經(jīng)在達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。”先楫半導(dǎo)體創(chuàng)始人兼 CEO曾勁濤強(qiáng)調(diào)。

文章來(lái)源于半導(dǎo)體行業(yè)觀察 (semiinsights.com)