AMEYA360:以高品质MCU解读兆易创新的“软”实力

Release time:2023-08-14
author:AMEYA360
source:网络
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  微控制器(MCU)在生活中的应用非常广泛,各种家电设备、消费电子、工业和车载电子几乎都离不开MCU芯片。但工业级MCU与消费级MCU最大的区别是品质要求不同:前者对产品的稳定性、可靠性、一致性要求更高,需要更强的抗静电能力、更优的抗浪涌电压与浪涌电流能力、更宽的工作温度范围、以及更长的使用寿命。这也被兆易创新产品市场总监金光一视作“高品质MCU”所必须具备的“硬指标”。

AMEYA360:以高品质MCU解读兆易创新的“软”实力

  1、高品质MCU的四大标准

  兆易创新从2013年起步,10年间将GD32 MCU家族的规模扩充到41个系列、500余种产品型号,围绕Arm内核成功构建起了完整覆盖高中低端市场的通用MCU生态体系,持续夯实服务通用市场客户的能力和基础。金总介绍道,兆易创新正在持续收集并评估来自工业市场各种应用场景的需求,打造高品质高标准的MCU产品。

  ✔工作温度范围更宽

  一般而言,消费级MCU只要保证0℃至70℃能正常工作即可过关。但所有GD32 MCU产品均为工业级-40℃至85℃,并可扩展至105℃。车规级可承受工作温度范围为-40℃至125℃。且在此条件下芯片可以稳定工作10年至15年以上,以避免出现严重问题导致整个系统停机。

  ✔优异的静电防护(ESD)和高抗干扰性

  静电放电通常被认为是电子产品质量最大的潜在杀手。因此,静电防护自然也成为电子产品质量控制的一项重要内容,相关产品在静电防护设计上的差异体现了企业的定位与可靠性设计水平。

  ✔失效率更低

  高品质MCU主要应用于工控、家电、汽车领域,由于产品迭代周期长,对芯片质量要求很高。失效率通常要低于100ppm,远超普通消费级MCU标准。并融入功能安全设计理念,支持过流过压等功能性保护和加密纠错等安全功能。

  ✔出色的稳定性和一致性

  在严格的质量标准体系管理下,确保同一批次产品在出厂时具备同样的稳定性和一致性,以确保产品在任何复杂恶劣应用场景下都能够稳定工作。在开发、制造、储运、到客户端应用等阶段,兆易创新故障分析(FA)团队对所有的可能性缺陷进行根本原因分析,并将分析结果和改进举措贯穿到各流程中,进而提高产品质量和可靠性。

  而更具挑战的,则是在实际应用场景中,以上四种要求可能往往同时出现。这意味着,如果一家MCU厂商没有深厚的技术储备,缺乏应用场景验证经验,产品可靠性、安全性技术迭代方向也不清晰,将很难获得持续向前的发展动能。

  2、打造出色的原厂“软”实力

  对通用MCU行业来说,除了衡量是否具备可持续的新品拓展能力外,客户看重的另一面则是原厂的“软”实力,包括研发投入能力、品控能力(良品率、产品一致性、可靠性)、质量体系建设、产品生命周期内的售前售后服务支持、稳定供货保障能力等等。

  因此,虽然有了高品质产品的认定标准,但如何设计、制造并筛选出高品质MCU,成为摆在兆易创新面前一个最现实的问题。“高品质MCU产品的整套生产过程管理分为三个层面,对IC设计公司来说,起始阶段的设计和验证环节的品质管理最为关键。”金总介绍,通过优化设计、灵敏度分析、计算机仿真模拟等一系列方法,研发工程师会提前分析预判芯片可能出现的失效模式,并采用对应方案加以规避,走好良率提升的第一步。

  在工艺层面,通过与主流晶圆厂、封测企业合作,兆易创新具备了工艺先进性与生产可靠性的保障。考虑到工业设备或汽车对于元器件高可靠与低缺陷的要求,工业级/车规级MCU在出厂之前还需要专门针对严苛应用环境做针对性设计与筛查,如高精度时钟、自校准功能等。为此,兆易创新斥资搭建了通过CNAS (中国合格评定国家认可委员会)、 ILAC (国际实验室认可合作组织)认证的自主检测实验室,可从事包括高低温冲击、电气特性、失效分析、EMI抗干扰在内的一系列可靠性测试,可按国际标准开展7*24小时检测和校准服务。这是很多厂商所不能比拟的,也是兆易创新有能力服务全球客户的必备基础。

  自2008年以来,兆易创新已先后取得了国际标准化组织(ISO)质量管理体系(ISO 9001)和环境管理体系(ISO 14001)认证。在汽车质量管理体系领域,遵循IATF 16949标准,功能安全管理体系也已经取得了德国莱茵TÜV集团颁发的ISO 26262 ASIL D标准认证,满足汽车应用领域的严苛要求。公司还获得了邓白氏DUNS认证。

  得益于此,兆易创新近年来已经在欧洲、美国、新加坡、日本、韩国等多地设立了分支机构,相关的产品规划、量产规模、质量体系、交付效率、技术支持、服务配套等国际化服务能力均得到了大幅增强,国际知名客户在公司的需求占比逐年提升。

  同时,考虑到半导体产业是一个周期性很强的产业,为了确保稳定的供应,兆易创新还实施了多产线资源的供应链战略。无论是前端的晶圆厂还是后端的封测厂,都可以国内/海外多元化同步生产,以确保产能的最大化和弹性化。

  近年来,随着市场竞争的加剧和供货周期的起伏,行业中存在着使用未经三温测试、失效分析等可靠性验证的芯片产品以次充好的乱象。这些不良芯片在功能测试阶段不一定能查出异样,直到客户正式量产上机后才会发现问题,这可能会导致严重的品控风险,甚至是召回损失。兆易创新以严格的质量管理承诺,向市场提供可信赖的高品质MCU产品,服务于越来越多的全球品牌客户,并达成战略合作意向,持续提升市场份额。

  3、高品质MCU的应用之路

  新能源、数据中心、家电、工业、LED照明、数字电源、编码器、电机驱动、汽车……高品质宽温MCU的应用领域远比我们想象中的丰富。虽然这些产品的成本可能会更高,但如果没有它们的保障,严酷环境产生的任何一个微小故障都会导致灾难性事故。

  工业

  随着低碳发展战略成为国家战略,以风电、光伏、水电、新型储能技术为代表的新能源电力体系正快速上升为我国能源结构主体。数据表明,风电、光伏行业要完成2030年总装机容量12亿千瓦的目标,未来十年还需至少实现7.2亿千瓦的增长。中国光伏行业协会预测,“十四五”期间,国内年均光伏新增装机规模一般预计是7000万千瓦,乐观预计是9000万千瓦。

  与风能、光伏发电同步倍增发展的另一个行业将是储能系统(ESS)。数据显示,在接下来的二十年里,全球对新储能的投资预计将猛增6200亿美元,2020年-2025年,储能市场将以24%的复合年增长率(CAGR)增长,住宅市场将占储能市场的最大份额。

  作为光伏逆变器和储能变流器中不可或缺的关键部件,目前,GD32 MCU已广泛应用于包括逆变控制、数据监控、通讯传输、人机交互(HMI)、拉弧检测快速关断、效能优化、BMS监测保护、光伏配件等多个领域。考虑到其特殊的户外应用场景对MCU产品的宽温、可靠性、耐受性提出了严苛的要求,兆易创新MCU的份额提升也反映了市场用户的认可。

  家电

  MCU在家电中的应用包括冰箱、空调、洗衣机、厨房电器等。MCU可以控制家电的功率、温度、湿度和运行状态等,需要具备高可靠、低功耗、多种通信协议和接口、小尺寸和低成本等特点。

  根据Omdia数据,20222年全球家电市场的MCU营收规模已达到16.7亿美元,将并将以7.3%的复合年增长率(CAGR)增长,预计2027年市场规模达到约23.7亿美元。

  “失效率”作为高品质芯片的核心指标,在动辄单价数千元的家电市场尤为重要。GD32高品质MCU凭借行业领先的低失效率,在复杂多样的应用场景下能够保障稳定的产品性能,而强大的抗电磁干扰能力进一步提升了家电运行的稳定性。此外,GD32 MCU符合IEC 60730 B类功能安全标准,并取得了UL/SGS等第三方机构出具的检测报告及证书。兆易创新可以提供经过认证的软件自检库和完备的安全文档,协助客户快速推出符合安全规范的家电产品。

  照明

  LED显示和照明,是又一个重视MCU品质要求的行业。

  从实现照明到控制照明,再到智能照明的发展历程中,照明技术在不断更迭。目前,LED照明已经成为当今家居照明的主流,智能照明更是成为全屋智能新生态的首选和契入点,据高工产研LED研究所(GGII)统计,中国LED照明市场产值规模由2016年的3017亿元增长到2021年的5825亿元,年均复合增长率达到14.95%。

  未来,照明将在分时段控制、环境亮度传感器、动作传感器、热量管理等方向上进行技术革新。对MCU而言,照明市场需求将表现在以下几个方面:精准控制电流,延长灯具寿命;多种保护功能,保证灯具安全;高集成度,节省空间和成本;灵活且精确的调光,同等亮度更少能耗;通信方式多样化;工作温度最高可达105℃等。

  新基建

  随着国家“东数西算”战略的实施,数据中心、光纤通信、5G基站等行业将迎来不可多得的发展机遇,而光模块作为其中最重要的器件,市场需求将进一步爆发。一方面,国内现有数据中心通信光模块仍以100Gbps为主,正在向价格更高的200G/400G演进,而在国外,已经出现了800G光模块的更新趋势。据Yole估算,在5G与数据中心建设双重驱动下,到2025年光模块市场规模将有望达到177亿美元。

  作为第一家在光模块领域推出两大系列,六种型号产品的中国厂商,兆易创新认为国产MCU在性能、成本等方面将更具优势。针对上述市场,兆易创新也推出了特定型号的高品质宽温(-40°C~+105°C)器件加以支持。目前,GD32E501系列MCU已经能够覆盖中高速光模块市场,适用于100G/400G光模块产品开发需求,可广泛应用于5G 基站、高速数据中心、云服务器等市场。

  一直以来,上述应用领域的高品质高温MCU产品基本被国际龙头厂商垄断。但是,随着以兆易创新为代表的中国厂商的崛起,叠加灵活、弹性、快速的响应能力,以及本土化服务与成本优势,相关产品不但拥有比较完善的覆盖度,甚至在个别领域已经达到了国际一流水准。另一方面,当前兆易创新的业绩增长更多来自工业、能源、储能、汽车等多元化市场,考虑到公司产品开发和布局的基本逻辑是“技术世界服务于物理世界”,因此从某种程度上来说,这也与高品质MCU的发展之间形成了双向成就的局面。

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兆易创新荣膺“十大中国IC设计公司”及“年度最佳存储器”奖
  今日,兆易创新在"中国IC设计成就奖"颁奖典礼中斩获双项大奖,荣膺"十大中国IC设计公司"称号,其1.8V GD25LF512MF SPI NOR Flash产品更是一举夺得"年度最佳存储器"奖项,再次彰显了公司卓越的技术实力和行业影响力。  “中国IC设计成就奖”作为中国IC设计行业重要的风向标,已连续举办二十三载,是中国集成电路产业成长与发展的见证者。此奖项旨在表彰于中国IC设计链中占据领先地位、拥有卓越能力和服务水平的公司及团体,并对其为工程师提供电子系统产品开发支持所做出的贡献给予肯定。  二十年深耕,多元化产品矩阵助力行业发展  2025年,是兆易创新成立第二十周年。与“中国IC设计成就奖”携手并进,在这二十年历程中,兆易创新始终以科技创新为引领,以卓越品质为基石,构建起以存储器、MCU、传感器、模拟产品为核心的产品矩阵,广泛覆盖工业、汽车、消费电子、物联网等关键领域,为不同行业的智能化转型升级提供了坚实支撑。  在产品研发方面,兆易创新长期保持高水平的研发投入,不断追求差异化的技术突破,以精准响应市场多元化需求。并且秉持精益求精、品质为先的质量理念,公司精细化雕琢每一颗产品,确保其拥有出色的品质与可靠性。截至目前,兆易创新的SPI NOR Flash产品累计出货量已突破270亿颗,全球市场占有率位列第二。此外, GD32 MCU累计出货量超过19.8亿颗,是中国32位通用MCU的信赖之选。  GD25LF512MF SPI NOR Flash产品,  以出色性能领航储存市场  兆易创新推出的供电电压为1.8V、容量为512Mb 的GD25LF512MF SPI NOR Flash产品成为需要大容量、高数据吞吐量储存器应用的理想选择。凭借高安全与高可靠的特性,产品能够满足工业、车载、计算机以及网通等相关应用领域的严苛要求。  该产品支持单通道、双通道、四通道STR以及四通道DTR指令集,其最高时钟频率STR达到166MHz,DTR达到104MHz,数据吞吐率为104MB/s,同时,片上配备DQS和DLP功能,为高速系统设计提供了保障,可以满足高效率的代码数据读取需求。在安全性方面,GD25LF512MF支持高级密钥保护读写数据,为数据安全构筑了坚固的防护盾。并且内置ECC算法与CRC校验功能,大幅提升了产品的可靠性。此外,启动时的安全自检功能也进一步增强了产品的功能安全性。  此次荣获“十大中国IC设计公司”和“年度最佳存储器”的殊荣,是业界对兆易创新芯片设计卓越能力的高度肯定与权威背书。展望未来,兆易创新将继续践行“科技创新,赋能美好生活”的企业使命,通过前瞻性的技术布局与高品质的产品和服务,紧密贴合客户需求,与业界同仁携手并进,共同推动半导体行业的持续发展。
2025-03-28 10:15 reading:252
兆易创新:解锁扫地机器人里的智慧“芯“动力
  近年来,机器人的应用领域和形态发展相当快,从家庭、餐厅、到购物中心、酒店,再到仓储物流、工业装备制造,几乎无处不在。尤其值得关注的,是近年来机器人正逐渐从自动化向智能化、自主化蜕变,具备自我学习能力的智能机器人正在颠覆人类对机器人的传统认知。  根据《智能机器人行业技术产业发展白皮书(2023版)》,2022年全球智能机器人市场规模超过500亿美元,2024年将超过660亿美元。这其中,随着中国工业数字化转型不断深入,中国智能机器人市场规模预计在2024年将达到251亿美元,CAGR达到20%。工业机器人、服务机器人、特种机器人占全球比例将达到50%、35%和24%。  智慧服务机器人迎来黄金十年  早在2017年,中国信息通信研究院、IDC国际数据集团和英特尔就共同发布了《人工智能时代的机器人3.0新生态》白皮书。在书中,机器人的发展历程被划分为机器人1.0、机器人2.0、机器人3.0三个时代,对机器人的描述也从“对外界环境没有感知,只能单纯复现人类的示教动作,在制造业领域替代工人进行机械性的重复体力劳动。”逐步进化为“除了具有感知能力实现智能协作,还具有理解和决策的能力,达到自主的服务”和 “在90%,甚至95%的情况可以自主完成任务”。  这是一种类似互联网的多级火箭发展模式,第一阶段——关键场景,把握垂直应用,提高场景、任务、能力的匹配,提高机器人在关键应用场景的能力,扩大用户基础;第二阶段——人工增强,通过加入持续学习和场景自适应的能力,延伸服务能力,取代部分人力,逐步实现对人的替代,让机器人的能力满足用户预期;第三阶段——规模化,通过云-边-端融合的机器人系统和架构,让机器人达到数百万千万级水平,从而降低价格成本,实现大规模商用。  根据中国GB/T 39405 2020标准,目前机器人可分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。其中,服务机器人的应用场景复杂、与人交互密切、市场潜力巨大,对智能化升级最为迫切。数据显示,2023年中国服务机器人市场规模达到约600.16亿元,近五年年均复合增长率达32.41%。而全球机器人市场规模预计将在未来10年内增长近10倍,到2030年全球机器人市场规模将达1600亿至2600亿美元。  而在众多细分领域中,扫地机器人又是当前应用范围最广、销量最大的服务机器人。  中商产业研究院发布的《2024-2029年中国扫地机器人行业市场前景预测及未来发展趋势研究报告》显示,2019年至2020年是扫地机器人高速发展的阶段,零售量均超过600万台,此后2年扫地机器人零售量有所下滑。2023年扫地机器人销售回暖,零售量为458万台,同比增长4%。2024年1-4月扫地机器人零售量102万台,同比增长17%。中商产业研究院分析师预测,2024年中国扫地机器人零售量将达525万台。  因此,近年来,国家也出台了一系列政策文件来支持扫地机器人行业的发展。例如,《关于推动轻工业高质量发展的指导意见》《“机器人+”应用行动实施方案》《“十四五”机器人产业发展规划》《关于促进绿色智能家电消费若干措施的通知》等文件提出促进智能家电消费,推动机器人发展,为扫地机器人行业的发展提供了有力支持。  兆易创新扫地机器人解决方案  作为智能生活终端,扫地机器人的核心竞争力依托于所选择的芯片解决方案,同时结合软件算法的协同发挥,最终呈现出产品整体的卓越表现。兆易创新是一家坚持“多元化布局”战略的公司,旗下电机驱动、电源管理、锂电池充电、信号链,以及微控制器(MCU)与闪存(Flash)等芯片产品,已在扫地机器人行业的领军品牌中实现了广泛应用。  扫地机器人的核心系统主要分为以下六大类,每一部分都融入了兆易创新芯片的身影:  1.移动系统  通过有刷电机驱动芯片实现行走轮灵活移动与精准避障转向能力,当遭遇门槛、地毯等障碍物时,自动调整并抬升底盘以顺利跨越,从而在复杂的室内环境中执行全面细致的清扫任务。  推荐选型:有刷电机驱动芯片GD30DR300x  GD30DR300x 是一款集成电流检测、故障保护等功能的有刷电机驱动器,支持两路逻辑控制,集成了4个大电流MOSFET组成的双向控制电路,电机速度可通过PWM控制,频率最高可达200KHz,支持宽电压输入范围4.5-45V,最大峰值电流6A,且具备过流保护(OCP), 过热保护(TSD),欠压锁定(UVLO)和防MOSFET直通等安全保护功能。该产品规格几乎适用于目前所有类型的扫地机系统需求,尤其是机器人行走轮电机控制方案需求, 比如前转、后转、堵转检测等功能,还用于避障电机、抬升电机、雷达旋转等。  2.清洁系统  电机控制芯片控制边刷与主刷的旋转速度和力度,还有拖地抹布(扫拖一体)的擦拭强度,确保清洁效果既彻底又节能,还可以控制拖地水泵的出水量,确保拖地效果均匀且不留水渍。电机控制芯片与算法紧密结合,实现强吸尘的同时,尽可能降低运行噪音。  推荐选型:有刷电机驱动芯片GD30DR300x  主要应用在水泵,电解水模块。  推荐选型:无刷电机驱动芯片GD30DR8306  /8413  该产品系列集成了三个可单独控制的半桥驱动器,宽电压输入范围4.5-30V,其中GD30DR8413集成了功率级,峰值驱动电流高达3A。此外还集成了用于提供高压侧栅极驱动电流的稳压自举电路、集成电源欠压锁定、过温保护、预防MOSFET直通等保护功能,可防止集成电路和系统因发生故障而损坏。主要应用于扫地机器人主刷、边刷、吸尘等无刷电机场景中。  3.电源管理系统  包括有锂电池充电、放电控制(MOS控制,电池直供)、AFE、电量计等,卓越的电源管理能够显著提升设备的续航能力。  推荐选型:锂电池充电芯片GD30BC2501  扫地机器人是四节锂电池串联使用的典型应用场景,充电管理芯片会在扫地机器人主板上或在充电坞上,负责对锂电池充电曲线进行管理,以实现高效,安全的充电。GD30BC2501可为4/6节锂电池充电,宽输入电压高达32V; 支持预充,恒压和恒电等充电功能,支持最高5A的开关充电。提供过流保护,电池过温欠温保护,过压欠压保护,热关机等安全保护措施;充电效率高达95%。  推荐选型:DC-DC降压芯片GD30DC1350  /1500  该产品常被用于一级降压电路,其最大输入电压28V/40V,输出电流为3A。  推荐选型:LDO芯片GD30LD2000/2010  /240x  该系列LDO Low Iq的特性可以满足扫地机器人在待机状态的低功耗需求。其中,GD30LD2000/2010主要用于二级降压电路,最大输出为300mA和500mA, GD30LD2000轻负载时静态电流为0.8uA,±2% 输出电压精度,<0.1uA关断电流;有热关断保护和限流保护;GD30LD240x是高压低功耗的高性能LDO,输入电压可达36/45V,输出电流范围为250mA~350mA,常用于一级降压电路。  推荐选型:信号链芯片GD30AP321/358  /324、GD30AP8631、GD30CP331  GD30AP321/358/324为通用运放、GD30AP8631为中高速运放和GD30CP331为通用比较器,可实现外部检测电机电流,并将检测结果反馈给MCU芯片。  4  感知系统  为了精准识别环境、规避障碍并高效导航,扫地机器人集成了包括陀螺仪、超声波传感器、DTOF(直接飞行时间)测距传感器、红外线传感器及LDS(激光测距传感器)等多类感知元件。这些高精度传感器的协同工作,依赖于高效的数据处理芯片,以实现环境信息的即时捕捉与精准解析。  推荐选型:超值型MCU系列芯片GD32E230  /E235和GD32F3x0  GD32E230/E235基于Cortex®-M23内核, 主频达到72MHz,配备了16KB到128KB的嵌入式闪存及4KB到16KB的SRAM, 静电防护和抗干扰能力强,具备高可靠性,可应用于加速度传感器、霍尔传感器、超声波传感器等。  GD32F3x0基于Cortex®-M4内核,通用入门款超高性价比芯片,性能优异,外设丰富,主频高达72/84/108MHz, 配备16至128K Flash,4至16K SRAM,可用于LDS激光测距传感器数据采集,处理和控制决策等;  GD32E230/E235以及GD32F3x0系列芯片产品保持了完美的软件代码和硬件管脚兼容性,开发者可根据实际系统需求灵活地进行选择切换。  5.控制系统  MCU与SoC等主控芯片不仅需承载复杂的算法运算,还需协调各功能模块的无缝对接。结合数据存储支持,主控芯片负责解析感知数据,制定导航清扫策略,并实时调整机器状态,确保清扫任务的高效执行。  推荐选型:主流型MCU系列芯片GD32F30x和高性能MCU系列芯片GD32E50x  GD32F30x 基于Cortex-M4内核,通用主流款芯片,主频最高120MHz,搭配128至3072KB Flash, 48-96KB SRAM,集成丰富的互联接口,如UART,SPI,QSPI,I2C,I2S,SDIO, CAN,USB OTG FS,EXMC和Ethernet,可对多个独立模块进行高效且灵活的控制,满足复杂系统开发需求。  GD32E50x基于Cortex®-M33内核, 主频最高180MHz,搭配128KB到512KB Flash,80KB到128KB SRAM,支持Dual bank读写同步操作,配备硬件三角函数加速器TMU,提高数学运算的处理效率,支持多路高精度PWM信号输出,集成高性能ADC和高速比较器,进一步增强外设连接性(USB OTG HS,CAN FD, SQPI等),具有高抗噪性(ESD 6Kv)。非常适用于数据密集、算法密集、传输密集的高精度工控和消费类应用场景。  推荐选型:GD25/55系列SPI NOR Flash  GD25/55系列SPI NOR Flash容量覆盖广,时钟频率支持133MHz及以上,IO接口支持1线/2线/4线/8线,以及支持DTR功能,NOR Flash多与扫地机的语音模块、雷达模块进行搭配。  推荐选型:GD5F系列SPI NAND Flash  GD5F系列SPI NAND Flash,容量支持1Gb/2Gb/4Gb,时钟频率133MHz,内置ECC功能,一般搭配SoC方案用于扫地机的导航模块。  推荐选型:GDQ系列DDR4和GDP DDR3L  GDQ系列DDR4,容量支持4Gb/8Gb,速率2400/2666/3200Mbps  GDP系列DDR3L,容量支持2Gb/4Gb,速率1866/2133Mbps  用作于SoC方案的主存储器。  6.基站系统  一般具备自动集尘,自动上下水,抹布清洁,烘干以及抑菌功能,进一步减少家务劳动,解放双手。  推荐选型:有刷电机驱动芯片GD30DR300x  主要应用在水泵、烘干,热风除菌等系统。  推荐选型:超值型MCU系列芯片GD32E2305  /E23和GD32F3x0  用作基站系统控制芯片。  综上所述,兆易创新凭借全方位的技术布局,出色的产品性能,丰富完备的生态系统,及时的支持服务响应,在当前的扫地机器人应用领域已占据了重要的市场地位。展望未来,兆易创新也将继续推陈出新,进一步推动该领域智能化发展进程。
2025-03-19 09:44 reading:257
兆易创新推出GD25NE系列SPI NOR Flash:专为1.2V SoC打造,双电压供电助力读功耗减半
  兆易创新今日宣布推出专为1.2V SoC应用打造的双电压供电SPI NOR Flash产品——GD25NE系列。该系列产品无需借助外部升压电路即可与下一代1.2V SoC实现无缝兼容,此产品的面世将进一步强化兆易创新在双电压供电闪存解决方案领域的战略布局。凭借更高的性能和更低的功耗,GD25NE系列可充分满足市场对于先进嵌入式存储解决方案日益增长的需求,成为智能可穿戴设备、医疗健康、物联网、数据中心及边缘人工智能应用的理想选择。  GD25NE系列SPI NOR Flash的核心供电电压为1.8V,IO接口电压为1.2V,支持单通道、双通道、四通道、双沿四通道模式,最高时钟频率为STR 133MHz,DTR 104MHz。GD25NE系列的写入时间典型值为0.15ms,扇区擦除时间为30ms,其与常规1.2V单电压供电的Flash解决方案相比,数据读取性能提升了20%,写入速度提升60%,擦除时间缩短30%。凭借这些技术优势,GD25NE系列成为新兴嵌入式应用的卓越之选。  为进一步满足能耗敏感型应用的需求,GD25NE系列采用超低功耗设计。其深度睡眠功耗电流低至0.2µA,在双沿四通道104MHz频率下的读取电流低至9mA,擦写电流低至8mA。与传统的1.8V Flash解决方案相比,GD25NE系列的1.2V IO接口设计可将功耗降低50%。这一优化的电源架构不仅显著提升了能效,还保持了Flash器件的高性能表现,同时简化了SoC的系统设计。  “GD25NE系列作为双电源SPI NOR Flash品类的代表,实现了高性能与超低功耗的完美平衡,”兆易创新副总裁、存储事业部总经理苏如伟表示,“凭借显著降低的功耗、更快的读取速度以及更高的擦写效率,GD25NE系列能够满足新一代1.2V SoC持续演进的需求。未来,兆易创新还将不断拓展双电源SPI NOR Flash的产品组合,致力于为客户提供更高效、更可靠、更前沿的闪存解决方案,助力创新应用的发展。”
2025-03-12 11:15 reading:287
兆易创新:网络摄像头方案探索
  摄像头行业发展与产品创新  根据Omdia估计,2023年全球安防摄像头市场(高清模拟摄像头、网络摄像头、防爆摄像头和热成像摄像头)总体发货量约为1.9亿台,预计到2028年,总体发货量将达到2.6亿台。2023年,中国的发货量占据了全球摄像头市场的近56%。随着市场的不断扩张,预计到2028年,中国市场的发货量将增长至约1.5亿台,年均复合增长率达到7.0%。       安全防范产品行业协会组织编制的《中国安防行业"十四五"发展规划(2021-2025年)》提示,"十三五"期间,据中安协初步统计:到2020年底我国安防企业达到3万余家,从业人员170多万人;2020年安防行业总产值约达到7950亿元,实现增加值约为2650亿元,"十三五"期间年均增长率达到了10%以上。在行业总产值中,视频监控约占55%。"十四五"期间安防市场年均增长率达到7%左右,2025年全行业市场总额达到1万亿元以上。  我国安防摄像头的技术演进以及发展阶段:  2019年以前,以“安全“为驱动力,在公共服务事业领域呈现指数级增长,但目前该领域市场渗透率趋近饱和。  2019年之后,以“连接“和”计算“为驱动力,软件(算法和系统)结合硬件(芯片),从高清摄像头向智能摄像头升级,商用和家用产品市场份额持续攀升。  网络摄像头(IP Camera,简称IPC)是将视频信号经过数字化处理后,通过网络进行传输,实现远程监控的设备。近年来,网络摄像头领域备受瞩目的几大核心功能趋势包括:  1. AOV(Always on Video)  采用基于超低功耗内存的快速启动待机技术,AOV成功实现了7×24小时不间断的全天候录像能力。这一技术有效弥补了传统低功耗IPC在PIR传感器未触发期间无法记录影像的缺陷,在保持极低能耗的同时,能够更接近常规电源设备的使用体验。  2. 黑光  基于高感光度图像传感器,结合AI-ISP成像体系,能够在低至0.0005 Lux(照度计量单位)的极端微弱光线环境中,依然保持图像的全彩显示,无需额外补光设备。从“星光”到“超星光”的跨越,再到如今“黑光”技术的问世,标志着在复杂光照条件下对图像解析力、质量和稳定性的不断追求和突破。  3. 枪球一体  枪型摄像头一般具有较为固定的视角范围,适合在一定区域范围内进行重点追踪监控;球型摄像头可以通过云台的旋转和移动来360°调整视角,监控范围更加广阔;而枪球一体联动双摄摄像头,顾名思义,是结合枪型摄像头和球型摄像头的优势特点,一台设备兼顾全景和细节。  兆易创新IPC解决方案  作为网络摄像头产业上游关键力量,芯片供应商在IPC解决方案中发挥了举足轻重的作用。其中,兆易创新在存储、MCU,以及模拟芯片有着多年深厚技术积淀,不仅满足了当前主流网络摄像头设备的功能性能,以及可靠性和安全性等方面的多维度需求,还为下一代产品创新提供坚实有力的支撑。  依据实际的监控场景,网络摄像头通常有四类供电方式:  (1)电池供电  该方式依赖内置的锂电池组提供电力,无需额外连接电源插座,常用于外部供电不便且功耗较低的摄像设备。  (2)POE(Power Over Ethernet)供电  通过一根以太网线就能同时完成数据传输和电力供应,安装简便,布线成本低,设备位置灵活,不受电源插座位置的限制。  (3)电源适配器供电  选用具有适合电压电流范围的AC/DC电源适配器进行独立供电,稳定性好,广泛适用于各类电源规格的设备。  (4)太阳能设备供电  通过太阳能板高效地将太阳能转化为电能,并借助最大功率点追踪(MPPT)技术提高太阳能电板的输出效率,随后将电能存储在电池中,以此为网络摄像头提供持久且稳定的电力供应,充分利用了可再生能源,减少了碳排放,适用于户外、野外等有线供电不便的区域场景。  网络摄像头的电源树结构如图3所示,电池供电一般采用单节锂电池或者是双节锂电池,供电电压为4.2V或者8.4V,POE、电源适配器和太阳能设备供电的供电电压为12V,供电电流为2A/3A。首先通过一级升降压模块——GD30DC130X/135X系列DC-DC降压转换器,或GD30DC2301 DC-DC升压转换器,有效地将输入电压转换为3.3V、5V以及6至9V的多种稳定输出电压。随后,进一步经由二级降压单元处理,具体包括GD30DC110X系列DC-DC降压转换器以及GD30LD2010 LDO(低压差线性稳压器)芯片,以实现更为精细的电压调节,最终输出更低的电压等级,包括1.2V、1.5V和2.8V,以满足网络摄像头内部各组件的特定供电需求。  GD30DC130X/ DC135X系列DC-DC高效同步降压转换器芯片  ➤支持宽电压输入范围4.2-18V/25V,最低支持输出电压为0.6V  ➤输出电流为1A/2A/3A  ➤转换效率高达95%  ➤支持FCCM 和Pulse-Skip Mode模式切换  ➤支持过流、过压、过温和Hic-cup短路保护  ➤采用恒定接通时间(COT)架构,实现高压降压应用中的快速瞬态响应  GD30DC110X系列DC-DC高效同步降压转换器芯片  ➤支持输入电压范围2.5-6V,输出电压为0.6V-Vin  ➤输出电流为1A/1.2A/2A  ➤转换效率高达95%  ➤最高开关频率达到1.5MHz,duty cycle 可达100%  ➤支持FCCM 和Pulse-Skip Mode 模式切换  ➤支持过流、过压、过温和Hic-cup短路保护  GD30DC2301 DC-DC高频异步升压转换器芯片  ➤支持宽电压输入范围2.5-18V,最高输出电压可达36V  ➤支持最大输出电流为2A  ➤转换效率高达95%  ➤1MHz固定开关频率  ➤内部集成150mΩ Power MOSFET,输出恒定电流驱动多路LED灯  GD30LD2010 高PSRR、低压差线性稳压器芯片  ➤支持输入电压范围1.5-7V,输出电压范围为0.8-5V  ➤支持最大500mA的输出电流  ➤轻负载条件下静态电流仅为40uA  ➤高电源电压抑制比(PSRR):80dB@f =1KHz  ➤低输入输出电压差:520mV@500mA@VOUT=1.8V  ➤热关断保护,电流限流保护  以一台有线PTZ网络摄像头为例,通常来说它的硬件架构系统涵盖了多个关键组件,包括镜头、图像传感器、环境感知传感器、音频信号处理、视频编解码芯片、主控芯片、云台控制,以及USB、网络接口等多种有线接口等。  1. 镜头以及云台控制  镜头负责捕捉即时的图像信息,镜头的关键参数包括视角、焦距、光圈等,光圈决定进光量,焦距影响拍摄距离,视角关乎监控范围。  云台(PTZ,即Pan/Tilt/Zoom-全景/倾斜/缩放)功能允许用户远程精确地控制云台和镜头的动作,实现监控画面的全方位移动和细节放大,以便更细致地观察监控区域的细节。这一功能在需要大范围监控和精确追踪目标的场景中尤为重要。  GD30DR473X系列马达驱动芯片非常适用于实现镜头,IR-CUT双滤光片,以及PTZ马达控制的集成电机驱动器解决方案。  GD30DR4732是一款镜头电机驱动器芯片,通过电压驱动方式以及扭矩纹波修正技术,实现了超低噪声256细分微步驱动。最大驱动电流150mA,结合逻辑电路对驱动电路控制,可在实现光圈控制(IRIS)功能的同时,实现变焦(Zoom)和对焦(Focus)功能:  ➤调节光圈的大小可以直接影响图像的亮度和对比度,获得合适的曝光度,以适应不同的光线条件。  ➤变焦是通过改变焦距,从而改变视角大小,通过拉近(Zoom In)和推远(Zoom Out),来获得画面的放大和缩小。  ➤对焦是通过改变焦点位置与拍摄物体的距离来调整画面清晰度, 例如调成近焦(Focus Near)或远焦(Focus Far)。  GD30DR4730/4731是多通道电机驱动芯片,具备五路H桥驱动器,可驱动两个步进电机和一个直流有刷电机。其中步进电机驱动器支持整步进、1/2步进以及32/64/256细分微步进,可提供高达0.5A的驱动电流,具有多保护功能,欠压锁定 (UVLO),过流保护 (OCP) 和热关断 (TSD),典型的应用方案为:  ➤一路直流有刷电机驱动器用于IR-CUT双滤光片切换:白天切换为红外截止滤光片,画面图像不偏色。夜晚切换成全光谱滤光片,支持红外补光,提升了夜视清晰度。  ➤两路步进电机驱动器用于云台马达控制:通过正交SPWM模式来控制云台马达的上下以及左右方向的平稳移动和旋转。  GD30DR4730/4731比较适用于球型摄像机头等需要多轴旋转和调整角度,从而实现覆盖更广阔的监控区域的监控。对于枪型摄像机等监控角度和位置相对固定的机型,也可以采用GD30DR380X来实现水平和垂直移动控制。  GD30DR380X直流马达驱动芯片包含一路H桥驱动器,可驱动一个直流电机或螺线管等其他器件。输出驱动器块由配置为H桥的N沟道功率MOSFET组成,用于驱动电机绕组。内部电荷泵产生栅极驱动电压。该系列芯片具有PWM(IN/IN)输入接口,可提供高达1A的输出电流,可在0V至11V的电机电源电压下工作,控制逻辑可在1.6V至7V的电压轨上工作,提供过流保护、短路保护、欠压锁定保护和过温保护。  GD32F303Vx微控制器基于ARM® Cortex®-M4内核,工作频率高达120MHz,集成了多类外设功能,并采用LQFP100封装形式。当与GD30DR4730/4731,GD30DR380X马达驱动芯片协同工作,能够实现对镜头以及多路电机的统一高效控制。  内置48至96KB的SRAM以及256KB至3MB的Flash大容量片上存储器,为运行PTZ跟踪与控制算法提供了充足的资源。使系统能够针对锁定的目标执行视觉导向自动跟踪任务,通过精确控制云台的方位旋转,确保目标始终位于镜头视野的中心位置。此外,系统还能灵活调控镜头的变焦功能,从而捕获高分辨率的视频图像,进一步提升监控与追踪的精准度与细节表现力。  2. 环境感知  在市场需求的持续推动下,网络摄像头的智能化进程正在持续深度演进,智能化的基石在于打造一个全方位的感知体系,通过一系列传感器,监测并分析其运行环境中的每一个细微变化与动态信息,为后续的智能化处理与决策提供坚实的数据支撑。主要传感器模块包括:  ➤光线传感器  光线传感器来测量环境光照强度的变化,自动调节图像传感器的参数或切换到不同的工作模式,以确保在不同光照条件下都能获得高质量的图像。  ➤温湿度传感器  实时监测周遭环境的温湿度的变化,可以在监控视频上显示温度和湿度数据,也可以上传至云端,还可以根据实际条件设置触发警报。GD30TS100N/112N为高精度、低功耗的本地数字温度传感器,I2C控制接口,分辨率为12bit,测量精度为±0.5°C (–40°C to +125°C),工作电压为2.7-5.5V/1.4-5.5V,关断态电流低至0.3μA/1μA。  GD30TSHT30是一款本地温湿度传感器,I2C控制接口,分辨率为16bit,温度测量精度为±0.5°C (–40°C to +125°C),相对湿度精度为+3%RH,工作电压为2.2-5.5V。  ➤PIR传感器  低功耗网络摄像头平时处于低功耗的休眠状态以延长电池寿命或降低能耗。一旦有物体在摄像头的监控范围内移动,被动红外(PIR,Passive Infra-Red)传感器会立即感知并触发摄像头从休眠中唤醒,迅速启动录像或警报功能,实现对安全事件的即时响应。  3. 视频音频处理  将镜头采集到的光信号传给图像传感器(CCD/CMOS),经过光/电转换后,再进行模拟信号到数字信号的转换。随后,依据MPEG4、H.263、H.264、H.265或M-JPEG等视频编码标准,对数字信号进行高效的视频编码与压缩处理。完成这些步骤后,视频数据即可打包经由网络通信上传至指定存储位置。  网络摄像头自带麦克风收音和扬声器外放,既可捕捉周围环境中的声音,也可以播放语音指令和警告信息,实现远程监控人员与被监控区域之间的全双工语音通讯。音频通信模块包含麦克风运算放大器和扬声器运算放大器,通过ADC和DAC实现模/数和数/模信号转换,搭载DSP单元进行信号处理。特别值得一提的是,GD30AP72x系列1/2/4-ch低噪声运算放大器,凭借其低至1.8V至5.5V的宽泛工作电压范围,以及仅为8nV/√Hz@1KHz的超低输入电压噪声密度,为网络摄像头的音频通信质量提供了坚实的保障。  4. 主控芯片以及存储方案  主控芯片肩负着整个系统的控制和调度重任。当前网络摄像头的主控方案趋于采用SoC(系统级芯片)/MPU(微处理器单元),不仅具备强大的运算,存储和控制能力,还高度集成了各类专用模块,如内置了ISP(图像信号处理)和视频编码等核心功能等,能够简化开发,并灵活应对各类摄像机场景需求。  兆易创新NOR/NAND Flash与DRAM产品系列凭借其全面的规格覆盖、出色的性能表现、低功耗设计理念、卓越的产品质量以及高度的可靠性,成为了网络摄像头设备值得信赖的选择。
2025-02-27 13:27 reading:279
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