【导读】人形机器人领域，中国正走在全球前列。随着AI大模型、机器人技术快速发展，具身智能正在从概念探索迈向产业落地阶段。作为机器人实现感知、决策和运动控制的重要基础，芯片正在成为推动产业发展的关键环节。
根据产业机构数据，2025年全球人形机器人出货量约为1.85万台，2026年全球出货量预计将达到近10万台，同比增长数倍。资本市场也持续加码机器人产业，2025年全球机器人相关融资规模达到数十亿美元，多家机器人企业正在推进产业化和资本化进程。这种发展势头之下，国产人形机器人对国产芯片的需求无疑是迫切的。
8月5日，兆易创新正式发布两款面向具身智能领域打造的MCU新品——GD32H77R系列和GD32F50M系列，分别针对高性能实时运动控制和高集成度电机控制场景，为机器人关节控制提供更加适配的芯片方案。
“兆易创新作为国内NOR Flash与MCU的双龙头企业，亮眼的业绩背后是长期坚持高研发投入与技术驱动的逻辑。近年来，公司持续推出面向产业趋势的新产品，并围绕具身智能这一新兴赛道进行提前布局。具身智能产业正在迎来快速发展阶段，机器人应用对于芯片提出了新的需求。”兆易创新高级副总裁、MCU事业部总经理李宝魁如此解释了两款产品诞生的背景。
两款产品的定位是什么
机器人行业和其他行业有很大区别，对空间和功耗要求更严苛，所以需要不断做减法和加法。
兆易创新MCU事业部市场经理李孝剑向EEWorld表示，芯片作为控制系统的重要基础，必须针对机器人小型化、高集成、高实时控制等需求进行专门优化，传统工业自动化方案已难以完全适配。
此次发布的GD32H77R和GD32F50M，便是聚焦机器人关节控制这一核心环节，做了大量优化。
未来机器人产业不可能依赖单一芯片方案。不同部位对性能的要求各异，需要更加细化的产品组合。因此，两款新品的定位形成清晰互补：
GD32H77R主要针对腿关节，腿部关节功率等级更高，达到100W~300W，因此选择了M7内核，并支持EtherCAT®等高实时通信，侧重于更高动态响应与复杂运动控制；
GD32F50则更针对手关节，手臂关节功率等级相对低，达到10W~100W，因此采用更高集成度，集成了预驱动器、运算放大器，更好满足客户对于成本、可靠性以及PCB空间优化的需求。
GD32H77R：面向高动态、高实时性的运动控制场景
兆易创新MCU事业部产品市场总监李懿认为，关节控制正在成为决定机器人运动性能的关键环节，但它面临着三个挑战：一是性能、尺寸、温度之间存在矛盾，机器人关节内部主要依靠固体传导散热，对流散热能力有限；二是高度集成需求，关节空间非常有限，多个芯片堆叠不仅增加PCB面积，也会增加系统复杂度和功耗；三是实时运动控制和通信能力要求提升，机器人MCU需要同时具备高性能实时计算能力和高实时性工业通信能力。
基于这些需求，兆易创新推出了面向机器人应用优化的GD32H77R。其中，R代表Robotics，意味着兆易创新将机器人作为一个长期发展的重要应用方向，并针对机器人需求进行专项优化。
此前，兆易创新推出的第一代GD32H7系列，是国产MCU中较早实现600MHz Cortex-M7性能的产品之一，并于2023年底实现量产，经过市场验证后，GD32H7系列累计出货量已经达到千万颗规模，并在部分应用领域出现供不应求情况。
相比GD32H77E、GD32H77D，GD32H77R有什么亮点，基于机器人兆易创新做了什么优化？
第一，搭载M7内核，主频达到600MHz。对MCU而言，600MHz级别属于超高性能范围，可以满足复杂实时控制算法需求，而M7也实现了很好的PPA，具备非常强的竞争优势。同时内置多种硬件数学加速能力，包括三角函数计算、滤波算法、FFT快速傅里叶变换等，这些功能能够降低CPU计算压力，提高实时控制效率。
目前市面上也有三核M7同构、M7+M4大小核等配置，对此，李懿认为传统工业设备追求极致控制精度，因此倾向采用多芯片或双核方案，而人形机器人则更侧重小尺寸、低功耗、高集成度与足够的实时性能，双核方案虽能提升性能，但伴随而来的是更大的芯片面积、更高的功耗及更复杂的散热问题。在空间极为有限的关节内部，单纯增加核心数量未必能带来实际增益。因此，采用高性能单核架构，并配合硬件通信加速，即可在性能、功耗与体积之间实现更优的系统平衡。
第二，性能与功耗实现了平衡，降低机器人关节热压力。传统高性能MCU通常需要较高核心电压才能达到500MHz以上运行频率，而更高电压意味着更大的动态功耗。GD32H77R通过优化核心电压设计，在保持高性能的同时降低功耗。相比部分同等级国际厂商产品，GD32H77R能够以更低核心电压实现600MHz级性能，使动态功耗明显下降。对于机器人关节而言，这不仅可以降低芯片温升，提升长期可靠性，还能延长产品寿命，降低散热设计压力。
第三，四层内存架构，提升机器人实时控制效率。第一层TCM高速紧耦合内存延迟极低，与CPU同频运行，独立数据通道，不受系统总线任务影响，机器人最关键的实时控制代码可以放入TCM执行，以保证控制闭环稳定；第二层片上SRAM适合存放轨迹补偿算法、故障诊断程序、普通实时任务；第三层片上Flash支持CPU直接访问，适合存放基础控制程序、静态参数、查找表等数据；第四层外部存储扩展，能够满足机器人的OTA升级、运行日志保存以及大量静态资源存储。
第四，集成EtherCAT®与工业通信能力。对于机器人而言，多关节协同运动离不开高速实时通信，GD32H77R集成工业实时通信子系统，包括EtherCAT®支持、两路百兆以太网PHY、工业通信相关硬件模块。
兆易创新MCU事业部产品市场高级总监陈思伟向EEWorld介绍，EtherCAT®最大的优势是实时性好。GD32H77R是兆易第三代EtherCAT®产品，将DC同步周期优化到62.5us，通信协议处理由硬件完成，无需额外CPU开销。
第五，小型化设计，降低机器人关节PCB压力。GD32H77R采用9mm×9mm封装，相比传统方案大幅降低占板面积。对于机器人关节这种环形、紧凑结构而言，小尺寸芯片能够直接影响整机设计自由度。
第六，面向机器人安全需求，强化功能安全和信息安全。信息安全包括硬件安全模块、加密算法引擎、生命周期管理机制，这些设计用于保护开发者IP、防止程序泄露；功能安全包括功能安全硬件机制、MCU安全软件库、自检机制、相关认证支持。
针对机器人出口海外市场需求，兆易创新也关注欧盟《网络韧性法案》（Cyber Resilience Act，CRA）的相关要求，从产品设计、开发流程到生命周期管理，都按照相关安全要求进行规划。
GD32F50M：面向更广泛的机器人关节和工业控制场景
李懿介绍，GD32F50M核心设计理念很简单，就是高集成度，减少系统复杂度，减少在机器人上的占用空间。对机器人手臂、手肘等上肢关节而言，其通常无需腿部关节般极致的动态性能，但对控制的稳定性、系统集成度及成本效益有着明确要求。
传统机器人关节方案通常需要MCU、外部运放、电机驱动相关器件、编码器接口芯片，多个器件不仅增加PCB面积，也提升系统设计难度。
GD32F50M则通过片上集成方式，将高性能M33、四通道运算放大器、三相电机控制相关外设、高耐压驱动能力设计，集中到一颗芯片中。
F5系列此前已经凭借高性能、高性价比和易开发特点，在工业控制、消费电子等领域获得广泛应用。该系列最高支持280MHz Cortex®-M33内核，在同等级MCU产品中具备较强竞争力。
具体来看，GD32F50M采用M33内核。相较于传统M4架构，M33在同等频率下具备更高的计算效率。该产品在同级别主流MCU中可提供领先的CoreMark性能表现，兼具更高计算效率、更低功耗与更丰富的安全扩展能力。
机器人关节控制对电机电流采样精度要求颇高。GD32F50M集成的运放针对电机运行环境进行了专门优化，内置FIR滤波功能。电机运转时产生的高频噪声，往往影响ADC采样的稳定性。通过片内滤波能力，可有效抑制噪声干扰，从而提升电流采样精度、电机控制稳定性及系统抗干扰能力。
此外，针对机器人电机运行中可能出现的电压冲击，该芯片也做了强化设计。常规机器人母线电压为24V至48V，而电机急停或反电动势等工况可能引发瞬态高压。GD32F50M支持更高耐压等级并集成保护结构，从而提升系统整体可靠性。
兆易创新在具身智能领域下了怎样的棋
“兆易创新已连续八年稳居中国本土MCU厂商首位，是全球32位通用MCU市场排名第七、唯一入围TOP10的中国厂商。”李孝剑介绍，公司MCU业务已形成从Arm® Cortex®-M23、M33、M4、M7到RISC-V的全系列内核布局，覆盖专用型、低功耗、无线、主流及高性能MCU的完整矩阵，全球服务客户超2万家，累计出货超25亿颗，产品型号超800款。
对于当下具身智能，李孝剑认为，中国人形机器人OEM厂商与供应链在全球占据主导地位，且具备显著成本优势。驱动与执行系统占整机成本近半甚至更高，这正是芯片发挥核心价值的环节。机器人产业需效仿新能源汽车路径，通过规模化生产实现降本，而中国完善的产业链生态为此奠定了坚实基础。
机器人正在成为MCU新的增长市场。兆易创新测算，一台人形机器人约需60颗MCU，一台机器狗约需25颗MCU，预计从2026至2030年，人形机器人和机器狗市场MCU需求有望从1018.2万颗提升至5421万颗。
这也是兆易创新持续加码机器人领域的重要原因。围绕机器人“大脑、小脑、关节、肢体、传感器、通信、电源”等环节，兆易创新已经形成较完整的产品布局，包括存储、控制芯片、通信产品和电机控制相关芯片。目前，兆易创新已经服务全球300多家机器人产业链上下游企业，包括多家头部机器人厂商。
机器人时代，MCU需要重新定义“控制能力”
为什么这一次兆易这么关注机器人关节这个话题？陈思伟表示，人形机器人关节控制MCU的核心挑战是在高性能、低功耗和小尺寸之间取得平衡，目前高性能单核M7 MCU方案更具综合优势。未来，高带宽、低延时的以太网技术（包括EtherCAT®）将成为主流，通过优化同步控制提升性能。整体来看，机器人MCU需要兼顾高性能、高集成、小型化、低功耗和功能安全等需求。
对于国产机器人MCU，陈思伟认为产品力是关键。他表示，具身智能仍处于快速发展阶段，国内外厂商基本处于同一起跑线。机器人客户选择MCU时，更关注产品是否能解决实际痛点，而不是单纯依赖海外品牌。兆易依托工业和汽车领域积累，在性能、可靠性和开发生态方面形成优势。通过高性能产品和完善的软件支持，国产MCU有机会在机器人这一新兴市场实现突破。
对于机器人MCU未来发展，李宝魁认为将围绕极致性能、极致小型化、功耗优化三方面不断发展，其中小型化不仅要求更高集成度，也需要解决高密度设计下的散热挑战。此外，AI能力也将逐渐融入MCU。对于大量对成本敏感的应用，可以通过软件算法提升AI能力；对于实时性要求更高的场景，则会通过硬件加速单元，包括NPU和支持AI计算的内核进行增强。
除了硬件产品，兆易也提供完整的软件生态和开发支持。陈思伟表示，在电机控制方面，公司提供包含编码器驱动的FOC算法参考方案和Demo，支持工程师二次开发；在通信方面，也提供EtherCAT® Demo方案及配套硬件设计、软件资料和应用文档，帮助客户快速完成开发。同时，兆易通过FAE技术支持团队，为客户提供及时响应，加速产品落地。
兆易如何看待未来市场
对于未来人形机器人控制架构发展，李宝魁认为这会经历一个逐步演进的过程。短期来看，机器人关节芯片更可能采用多芯片集成的方式，通过MCU、驱动、模拟前端等器件协同实现。目前兆易创新推出的GD32F50M、GD32H77R，也是在这一方向上的探索。
长期来看，如果未来工艺和技术能够突破现有瓶颈，单芯片集成也并非没有可能。但从目前趋势来看，多芯片架构仍可能是更具发展潜力的方向，例如Chiplet技术、先进封装的多芯片融合方式，通过将不同功能芯片进行分层、异构集成，在性能、功耗和灵活性之间实现更好的平衡。
至于兆易未来如何布局具身智能市场，李宝魁认为，兆易同时布局车规和工规产品，机器人与汽车最大的共同点是都需要功能安全，但机器人在可靠性标准上与汽车有所不同，更多适配工业级标准。因此，未来兆易可能以工规技术为基础，结合车规领域积累的功能安全、高可靠性技术，同时针对机器人对高性能、低功耗、小型化的需求进行优化，打造更适合具身智能市场的MCU产品。
而在更远的未来，具身智能头部企业自研部分芯片是不可避免的趋势，汽车、家电等行业已经出现类似情况。李宝魁对此表示，对于专业芯片企业而言，通过长期积累的底层技术、工艺和IP能力，可以在性能、功耗、面积和成本方面形成优势，这也是整机厂难以复制的。因此未来机器人产业可能形成“核心差异化芯片自研，通用芯片由专业厂商提供”的模式。
目前，外界更多将兆易看作一家存储公司，但在李宝魁看来，兆易是一家覆盖存储、MCU、传感器和模拟器件的平台型公司。依托多年存储技术积累，兆易MCU在性能、成本方面具备独特优势。未来，随着模拟产品线持续完善，MCU将进一步融合存储与模拟能力，为客户提供更完整的解决方案。
