電子發燒友網報道(文/吳子鵬)MCU(微控制器)是控制系統的核心元件,負責管理和控制系統中眾多功能子單元,隨著終端系統迭代升級,MCU用量也在快速提升。根據Yole Group的統計數據,2023年全球MCU市場規模已達282億美元,預計到2029年將增長至388億美元,其間年復合增長率達5.5%。
目前,全球MCU廠商眾多,而瑞薩電子是其中的佼佼者。根據瑞薩電子官方給出的數據,該公司每年出貨超過35億顆MCU,擁有非常廣泛的8位、16位和32位產品組合,是16位與32位微控制器(MCU)領域的領先供應商之一,以其卓越的產品和解決方案贏得了廣泛的認可。為什么瑞薩電子的MCU產品有如此強的競爭力呢,帶著這個問題,電子發燒友網記者和瑞薩電子嵌入式處理器事業發展部高級經理劉濤在第七屆中國國際進口博覽會(簡稱:進博會)上進行了深入的交流。
第七屆進博會瑞薩電子展臺
瑞薩電子MCU產品的硬實力
當前,MCU廠商發展基本有三種主要模式:其一是基于授權內核進行芯片開發,最具代表性的是Arm內核;其二是基于自研內核進行芯片開發;其三是基于開源內核進行芯片開發,最具代表性的是RISC-V。
劉濤表示,瑞薩電子是業內少見的擁有全面MCU內核布局的公司。在自研內核方面,瑞薩電子已經打造出兩款極具競爭力的MCU內核,其中RL78系列便是基于瑞薩電子自研的16位超低功耗內核打造,RX系列則是基于高能效比的32位內核打造;在Arm內核方面,瑞薩電子擁有豐富的產品,包括推出了當前業內最高性能基于Arm Cortex-M85內核的高性能MCU;同時,瑞薩電子也成功設計、測試并推出基于開放標準RISC-V指令集架構(ISA)的32位CPU內核。
確實,近一段時間以來,瑞薩電子在各個內核方向上都進行了產品升級迭代,比如劉濤提到的該公司基于 Arm?Cortex?-M85內核打造的高性能MCU——RA8系列MCU。對于這個產品系列,電子發燒友網在去年的進博會報道中也有重點提到,提供卓越的6.39 CoreMark/MHz性能,并部署了Arm Helium?技術,在數字信號處理器(DSP)和機器學習(ML),相較于基于Arm Cortex-M7內核的MCU有大幅提升。今年初,瑞薩電子在RA8系列下最新推出了RA8T1 MCU產品群,可滿足工業、樓宇自動化,以及智能家居等應用中常見的電機、電源和其他產品的實時控制要求。
對于RA8T1 MCU,劉濤舉例稱,在大功率的交流伺服驅動器中,RA8T1 MCU得到了廣泛的應用,不僅能夠幫助實現高速、精準的電機速度和位置控制,同時為電機應用帶來了強大的機器學習能力,可以幫助用戶實現預測性維護等智能化功能,顯著降低系統的維護成本。
基于RA8T1的馬達異常檢測
他在交流中透露:“瑞薩電子正在積極開發下一代RA8產品線,預計相關產品會在2025年推向市場。”
前不久,瑞薩電子也推出了全新RX261/RX260 MCU產品群,這個產品群是基于瑞薩電子自研的RXv3 CPU內核,在64MHz運行頻率下可獲得355CoreMark的評分。劉濤指出,得益于RXv3 CPU內核的高能效比優勢,RX261/RX260 MCU產品群能夠幫助用戶應對更嚴苛的能效法規——與其他64MHz級MCU相比,RX261/RX260的工作電流降低了25%,待機電流降低了87%。
當然,RX261/RX260 MCU產品群不僅在能效方面表現出色,產品上集成的瑞薩電子第三代電容式觸控IP(CTSU2SL)同樣搶眼。劉濤介紹說,相較于前兩代電容式觸控IP,CTSU2SL顯著改善了抗噪聲性能和防水特性,并大幅降低了功耗。CTSU2SL通過了IEC 61000 4-3 level3和4-6 level4認證,即便是在廚房、洗手間等容易附著水漬和油漬的場景,這款IP也能夠實現精準的觸摸控制。
瑞薩電子對CTSU2SL進行了多項專門優化,比如CTSU2SL加入了多頻掃描功能,降低了同步干擾噪聲的影響;加入了主動屏蔽功能,內部多個觸摸電平共用一個屏蔽電機,以相對電平或者相位來驅動觸摸電極或屏蔽電級,能夠抑制油漬和水漬的干擾;加入了自動判斷功能,在MCU待機狀態下,不需要MCU參與也可以進行觸控檢測,從而可以降低運行或者間歇操作期間的平均功耗;加入了MEC(多電極連接)功能,通過將多個觸摸電極連接作為單個電極進行測量,減少觸摸測量時間和電流消耗量。
CTSU2SL展示了瑞薩電子在MCU集成化發展趨勢上的一些優勢,對此劉濤更進一步講到,瑞薩電子在MCU集成方面有一個很大的優勢——公司擁有豐富的產品線比如功率器件、模擬器件、射頻前端和傳感器等,在未來的規劃里,瑞薩電子的MCU和MPU里將持續打造更高集成度的產品,幫助客戶降低系統成本。
作為全球微控制器供應商,瑞薩結合嵌入式處理、模擬、電源和連接方面的專業知識,提供完整的半導體解決方案。,這一點也非常重要,因為基于MCU打造的豐富方案能夠進一步提升MCU產品的競爭力。本屆進博會,瑞薩電子展覽了多款先進解決方案,包括基于瑞薩電子專用電機控制微控制器(MCU)RA4T1的大功率、全速率范圍的FOC電機控制方案,基于RZ/V2H的多分類目標檢測方案,基于RZ/G2L高性能MPU的PLC控制方案,基于高性能MCU RA8D1的HMI方案,以及基于R-Car V4系列高性能片上系統(SoC)的輔助駕駛與自動駕駛整體解決方案等。
基于RZ/V2H的多分類目標檢測方案
劉濤表示:“進博會上的方案展示了瑞薩電子在MCU和MPU系統性方案方面的實力,體現了瑞薩電子“To Make Our Lives Easier(讓生活更輕松)”的愿景。不過,這些只是瑞薩電子豐富方案的冰山一角,未來瑞薩電子將持續創新,為客戶提供更加可靠的解決方案,賦能他們在終端領域更好地發展。僅僅在2024年,瑞薩電子結合客戶最新需求就推出了多款基于MCU或MPU的解決方案,比如針對工業自動化,瑞薩電子RX72M、RZ/T2M、RZ/N2L等多款芯片都可以支持EtherCAT、EtherNet/IP、PROFINET RT/IRT、CC-Link IE Field Basic、Modbus、TSN、OPC UA等工業總線,以此為基礎瑞薩電子推出了RX72M Ethercat伺服,RZ/T2M 220V交流伺服解決方案和24V直流伺服解決方案,RZ/T2M Profinet伺服解決方案,RZ/N2L IO-Link主站通信解決方案等。”
瑞薩電子提供的交流伺服解決方案
瑞薩電子MCU產品的軟實力
由于MCU是執行控制的核心單元,因此其對軟件算法的支持能力也是性能表現的一部分,同時配套工具和資源也是評估產品非常重要的一環。劉濤指出,過去一年瑞薩電子從多個方面增強了MCU和MPU產品的軟硬件實力,其中比較有代表性的例子是瑞薩電子在今年推出的Reality AI Tools軟件的免費版本——Reality AI Explorer Tier。
Reality AI Explorer Tier為用戶提供免費的、全面的自助式評估沙盒訪問權限,幾乎包含了Reality AI Tools的全部功能,包括自動化AI模型構建、驗證和部署模塊。Reality AI Explorer Tier包括豐富的教程、應用實例和常見問題解答(FAQ),比如加速度器振動抑制分析,音頻分類,以及電機故障預測等。
Reality AI Tools的存在讓用戶不需要具備很深的AI應用開發經驗,只需要提供相關的數據就能夠構建AI應用。這款工具可以根據用戶提供的數據樣本自動探索識別數據的特征,從而建立數學模型,最終部署到瑞薩電子的MCU產品上。
瑞薩電子也提供另外一種開發模式,當用戶具有一定的AI應用開發能力時,比如用戶本身就有算法模型,瑞薩電子可以提供e-AI轉換工具,將用戶提供的數學模型轉化為可以部署到MCU的代碼,這些代碼能夠充分結合瑞薩電子MCU或MPU上的計算單元,提供更高的計算效率。
結語
瑞薩電子是全球領先的MCU供應商,每年MCU出貨量高達數十億顆,這一數據其實已經足以說明瑞薩電子的產品力。通過和劉濤的交流可以明顯感受到瑞薩電子持續引領MCU和MPU市場發展的決心,給工程師帶來具有競爭力的產品及解決方案,滿足廣泛的終端需求。
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