国内外人形机器人用MCU对比分析

人形机器人中常用的空心杯电机、无框力矩电机和伺服电机是实现高精度动作的关键，这些电机通常由微控制器单元（MCU）芯片控制。研究表明，一台人形机器人通常需要30-40个MCU芯片来精确控制其关节、传感器和执行器。

这些MCU分布在机器人各部分，每个电机或一组电机可能有专用MCU进行本地控制，而中央处理器负责协调整体行为。MCU芯片的选择基于其实时控制能力、I/O接口数量和时钟速度，特别适合处理电机控制所需的高速数据处理和低延迟响应。

我们看到在2025慕尼黑上海电子展上，国内外厂商针对人形机器人MCU都有一些新产品发布和布局。今天，我们就来对国内外厂家的MCU产品进行梳理和对比分析，以供行业内有更多是设计方案参考。

一、海外MCU厂商及产品

1、海外厂商对比分析

1.1、电机类型与MCU需求

空心杯电机

空心杯电机因其轻量化和高转矩密度而适合人形机器人的手部和细小关节控制，MCU需要快速响应和高效的PWM控制。

无框力矩电机

用于躯干和主要关节，提供高转矩密度和精确力矩控制，这些电机需要MCU支持高电流和复杂控制算法。

伺服电机

伺服电机通过闭环控制实现高精度，广泛用于机器人手臂和腿部，MCU需要支持编码器接口和实时反馈。

1.2、海外厂商及主营产品

1.2.1、德州仪器（TI）

在展会上，德州仪器TI展示了TMS32 C2000系列MCU，具有实时处理的浮点DSP内核和NPU AI加速器，能够进行实时控制和嵌入式AI分析。此外，该系列的MCU内置PWM生成器、ADC和通信接口（如CAN、SPI），适合高精度电机控制应用，如伺服电机和无框力矩电机。

来源：与非研究院整理

根据德州仪器（TI）官网，结合人形机器人对 高精度运动控制、多传感器融合、实时性、可靠性的核心需求，其中 TMS320F28P659SH-Q1 综合性能更优，适配性更强。

代表型号：TMS320F28P659SH-Q1

该芯片具有400MIPS 处理能力，基于 C28x+CLA内核，支持高速数字信号处理，能满足人形机器人复杂运动控制算法（如逆运动学解算、轨迹规划）的实时计算需求。还具有16 位ADC与高分辨率 PWM，支持高精度传感器数据采集（如关节力矩传感器、IMU），配合150ps精度的 HRPWM（高分辨率脉宽调制），可实现电机的精准驱动（如伺服电机的矢量控制）。

多通道与通信能力

同时具有40个ADC通道，支持多传感器同步采样（如多关节电流/电压监测、环境感知传感器），避免分时采样带来的时延误差。还配备EtherCAT与CAN-FD接口，支持工业级实时通信协议，便于构建分布式控制架构（如主控制器与关节控制器的高速数据交互），提升系统协同效率。

紧凑封装与成本优化

9mm×9mm小型封装：适合人形机器人紧凑的关节空间布局，提升机械设计灵活性。

典型应用场景

主控制器或关节控制器：处理多关节协同运动控制、传感器融合（如惯性测量单元与力传感器数据融合），支持高精度步态规划和动态平衡算法。

1.2.2、意法半导体（STMicroelectronics）

意法半导体的STM32系列，特别是STM32G4和STM32H7，提供了性能与成本的平衡，具备高级电机控制功能，广泛用于伺服电机和工业机器人。

代表型号：STM32H750

该芯片采用Cortex-M7 内核，主频480MHz，支持双精度浮点运算与DSP 指令集，可运行复杂运动控制算法（如模型预测控制 MPC），控制周期低至1μs21。集成Art Accelerator与AI 辅助加速器，支持轻量化机器学习模型（如关节力矩预测），AI 推理算力达1TOPS，能效比达8TOPS/W。

应用场景：人形机器人平衡控制、物流 AGV 导航。

1.2.3、其余主要厂家和产品

微芯科技（Microchip）的dsPIC系列MCU以其数字信号处理能力著称，适合需要高精度控制的电机，如空心杯电机和伺服电机。

瑞萨电子（Renesas）的RH850系列和RX系列MCU适用于工业和机器人应用，具备集成电机控制外设，适合高负载场景。

英飞凌（Infineon）的XMC系列MCU提供高级电机控制功能，常见于汽车和机器人领域，特别是在需要高电流和快速响应的应用中。

这些厂商的MCU芯片通常是32位架构，具备高时钟速度和丰富的I/O接口，满足人形机器人对实时性和复杂任务处理的需求。

二、国内主要MCU厂商及产品

除了海外厂商的一些常用MCU产品方案，本届上海电子展上，国内厂商如国民技术、兆易创新、必易微、极海半导体等厂商也都带来了性能较为领先的人形机器人MCU产品展示，我们来做详细的分析。

2.1、国民技术

本届展会上，国民技术发布并展示了主要面向人形机器人的芯片：N32H76xEC和N32H78xEC，以及灵巧手N32H473。通过国民技术官网了解，公司一共6种高性能MCU 系列（N32H78EC、N32H78x、N32H76EC、N32H76x、N32H48x、N32H47x）。

来源：与非研究院整理

主要代表型号：N32H78EC，采用Cortex-M7（主频 600MHz）+ Cortex-M4（主频 200MHz）双核异构，为国内首款量产的 M7+M4 芯片。

核心优势：该款芯片可实现多任务并行处理，M7 核处理 AI 算法（如 SLAM、路径规划），M4 核专注实时控制（如电机驱动）。内置 EtherCAT 从站控制器，支持多轴联动伺服控制（如 22 自由度灵巧手设计）。兼容 ARM 开发工具链（Keil/IAR），降低迁移成本。典型的应用场景：人形机器人关节控制、工业机械臂伺服系统。

来源：与非研究院整理

主要产品差异

高性能双核首选为N32H78x（带 MIPI DSI）/N32H78EC（带 EtherCAT）。单核高性能为N32H76x（通用）/N32H76EC（工业通信）。性价比控制为N32H48x（带以太网，适合物联网）。模拟控制优选为N32H47x（多 DAC/PGA，适合电源/电机控制）。

2.2、兆易创新（GigaDevice）

本届展会上，我们看到了兆易创新基于Arm® Cortex®和RISC-V多核架构打造的GD32 MCU产品矩阵，构建了从基础控制到高性能计算的完整解决方案。该系列产品凭借卓越的能效比和硬实时响应特性，为人形机器人系统提供全栈式支持。可以实现高精度多关节电机驱动，保障IMU/力觉/视觉传感器融合的实时处理，通过丰富的外设接口满足机器人多模态传感需求。

来源：与非研究院整理

主要产品：GD32H75E系列

该芯片系列是专为伺服驱动、机器人关节控制及运动控制领域设计的高性能解决方案。核心架构：ARM® Cortex®-M7内核@600MHz。网络特性：集成EtherCAT控制器及双PHY，节省30%PCB面积。计算加速：搭载TMU/硬件DSP/FPU单元，算法效率提升40%。模拟资源：高精度ADC/DAC/Comparator组合。接口配置：3路CAN-FD+8路高速串口，支持多轴协同控制。

GD32G5系列
该芯片系列主要是面向机器人传感与执行系统的优化方案，信号采集主要是4x12位ADC(5.3MSPS)+4x12位DAC(15MSPS)。安全保护：8x快速比较器实现μs级过流保护。运动控制：16通道HRTimer(145ps)提供超高精度PWM。内核性能：ARM® Cortex®-M33内核确保实时响应。

来源：兆易创新官网

其他相关产品

兆易创新GD32 MCU可搭配GD30DR系列电机驱动产品，支持直流转换稳压、LDO线性稳压器、PWM控制和功率驱动等模块，并提供过温、过压、过流等多重保护 ，专为机器人关节电机、伺服驱动等应用设计，构建完整的电机控制系统。

兆易创新GD25LX系列SPI NOR Flash为承担AI决策的机器人"大脑"提供高速存储支持，而LPDDR4X产品兼容多电压、4266Mbps速率满足"小脑"运动控制单元的低延迟需求，实现机器人精准指令执行。

2.3、必易微

在 2025 慕尼黑展会上，必易微展品聚焦在“MCU +电机驱动+电源管理”集成方案，其核心产品以高集成度、高性能、高可靠性为特点，在人形机器人领域可多处适用。

核心产品：KP88676X 芯片

KP88676X全球首发的全集成高压 BLDC 电机专用芯片，现场演示其在人形机器人关节驱动中的应用，展示单芯片实现电机控制与高压驱动的能力。

KP88676X 将高性能 ARM Cortex-M0+ MCU（96MHz 主频）、高压三相栅极驱动模块（支持 600V 耐压）及6 颗 600V MOSFET集成于单颗芯片，形成完整的IPM（智能功率模块）。

对比国际厂商（如TI 的DRV 系列、ST的STM32F3系列）通常需MCU+独立驱动芯片+外部 MOSFET组合，外围元件数量多、PCB 面积大。KP88676X 通过集成设计减少约30% 外围元件，PCB 面积缩减超 20%，显著降低系统成本与复杂度，尤其适合人形机器人轻量化需求。

来源：与非研究院整理

Cortex-M0+内核主频达 96MHz，支持 FOC（磁场定向控制）、PID 调节等复杂算法，数据处理效率比 TI 的 MSP430 系列（最高 25MIPS）提升近 4 倍，满足人形机器人关节动态响应需求。

必易微的KP88676X 芯片凭借全集成 IPM 架构、600V 高压适配性、工业级保护功能及高实时控制能力，在人形机器人关节驱动、工业电机控制等领域形成差异化竞争力。其核心优势在于单芯片替代多组件的设计理念，既降低了系统复杂度与成本，又提升了可靠性与能效，为国产人形机器人厂商提供了高性能、高性价比的本土化解决方案。

2.4、极海半导体

极海半导体在展位以“国产势力正当时，首选极海工业芯”为主题，全方位展示人形机器人核心技术。

核心展品与方案演示

G32R501实时控制 MCU
全球首发的双核实时控制芯片，现场演示其在六轴机械臂中的应用，通过多轴同步控制与实时反馈调节，验证0.1mm 定位精度与5ms 动态响应，适配人形机器人复杂动作协调需求。

架构与算力

基于Arm Cortex-M52 双核架构（250MHz 主频），支持同构双核并行处理，实时算力等效 800MHz Cortex-M7，可同时运行多关节运动控制算法（如轨迹规划、力控 PID）与实时操作系统（RTOS），满足人形机器人高动态响应需求。

集成Arm Helium™技术与自研紫电数学指令扩展单元，支持三角函数、傅里叶变换等复杂运算硬件加速，AI 推理算力提升 3 倍，可部署轻量化机器学习模型（如关节力矩预测）。

APM32M3514 电机控制 SoC
结合600V 双N沟道栅极驱动器 GHD1620T，展示机器人关节模块的单芯片驱动方案，演示电机在高速启停、力矩突变等极端工况下的稳定性。

内置Cortex-M0 +内核（72MHz）与M0CP 协处理器，集成200V 6N 栅极驱动器、3.3V LDO及4 路运算放大器，单芯片实现MCU +驱动+信号调理，外围元件减少 30%，PCB 面积缩减 20%，特别适合人形机器人关节驱动的小型化需求。

支持有感/无感 FOC 矢量控制、六步换向等算法，可驱动直流无刷电机（BLDC）、永磁同步电机（PMSM），适配灵巧手、腕关节等中小型关节电机（3A 驱动电流）。

极海半导体通过高性能实时控制 MCU（G32R501）、高集成电机控制 SoC（APM32M3514）及全栈解决方案，精准匹配人形机器人在多关节协同控制、高动态响应、轻量化设计等方面的核心需求。

三、总结

国际厂商TI的C2000 系列和ST的STM32系列依托工业级可靠性与全球生态，持续主导高端市场，目前仍然是大多数人形机器人用MCU的主流方案。国内厂商在算力（如国民技术双核）、集成度（必易微和极海半导体）、通信协议（兆易创新 EtherCAT）等核心指标上已接近国际水平，部分参数（如控制周期、AI 加速）实现反超。

随着人形机器人在2025年步入大规模量产，国产 MCU 在人形机器人领域渗透率预计从 2025 年的 30% 提升至 2030 年的 50%，尤其在电机控制、多轴协同等场景形成规模化替代。