✦ 文章来源：电子发烧友网

✦ 作者：黄山明

当人形机器人从科幻电影走进产业现实，这个新兴市场对核心元器件的要求正变得愈发苛刻。尤其是那颗小巧却至关重要的微控制单元（MCU），支撑着人形机器人行走、握手等复杂操作。近日，电子发烧友采访到意法半导体（ST）通用与汽车微控制器及微处理器部门技术市场经理蔡奕彬，从技术内核到市场布局，解读ST的机器人攻略。

▲ 意法半导体（ST）通用与汽车微控制器及微处理器部门技术市场经理 蔡奕彬

以“神经+肌肉+心脏”组合方案破局人形机器人高动态关节控制

蔡奕彬指出，人形机器人是高度集成的复杂系统，涵盖头部单元、主处理单元、通信模块、电源管理、关节驱动、灵巧手及全身感知单元。ST的解决方案犹如机器人的“神经+肌肉+心脏”组合包，从运动传感器、图像传感器到氮化镓（GaN）功率器件、电池管理芯片，再到作为分布式大脑的STM32微控制器，提供端到端的技术支撑。

从ST的技术洞察来看，当前人形机器人对MCU的核心诉求已呈现显著变化，其中最具代表性的需求集中在电机控制领域，具体可分为两大场景。

其一为关节电机控制，客户需高性能、小封装、耐高温且鲁棒性强的MCU产品，以匹配关节电机高实时性、高动态、高功率密度的运行要求；其二为灵巧手电机控制，由于手部空间受限且电机数量密集，对MCU的尺寸要求更为严苛，需具备更高的集成水平。

与工业机器人相比，人形机器人的关节电机控制对MCU的性能、封装、耐温特性同时提出了更高标准；与消费电子领域相比，人形机器人在鲁棒性上的要求显著提升。值得一提的是，除产品特性契合需求外，丰富的开发生态亦是众多客户选择STM32的关键因素。当前人形机器人市场初创企业不断涌现，STM32的综合开发生态能大幅助力工程师快速完成样机设计。

针对人形机器人关节电机的“三高”（高实时性、高动态响应、高功率密度）挑战，蔡奕彬认为，核心需求在于MCU需具备极高的电流环控制性能，以保障电机的高控制带宽。

以STM32H7系列芯片为例，其集成550MHz Cortex-M7内核，搭配高速缓存（CACHE）与紧耦合存储器（TCM），实现存储器零等待访问。此外，高性能16位模数转换器（ADC）、高级定时器及完善的内部总线架构等设计，大幅降低环路控制延时。

STM32H7、STM32G4系列芯片在电机控制领域拥有广泛的客户基础与丰富的应用案例，并已构建起垂直化的电机控制开发生态；关节电机控制并非全新课题，工程师可借鉴ST成熟的电机开发生态经验，实现应用技术的快速迁移。

构建低功耗高集成生态，赋能人形机器人关节电控开发

除高性能外，成本、功耗及开发效率亦是人形机器人关节电机控制的核心关注点。蔡奕彬介绍，ST在这些维度的优势同样突出，不仅提供具备竞争力的MCU/微处理器（MPU）产品，更构建了覆盖电机控制与边缘人工智能（AI）的垂直生态系统，助力工程师缩短从设计到量产的全周期。

在电机控制领域，ST推出的电机控制软件开发套件（MCSDK）集成一系列图形化工具，工程师通过直观的可视化操作与少量代码编写，即可高效完成硬件选型、拓扑设计、代码生成及参数调优等关键步骤，快速实现磁场定向控制（FOC），开发效率大幅提升。

在边缘AI开发层面，ST的Edge AI Studio构建了完整的软硬件生态，显著降低边缘智能应用的开发门槛。工程师可依托该平台完成AI模型的训练、量化及端侧部署，实现关节电机预测性维护等高级功能，提升机器人系统的智能化水平与运行可靠性。

产品层面，高性能微控制器STM32N6结合边缘AI能力，可支持人形机器人实现避障、物体检测、手势识别等应用。得益于ST的Neural-ART加速器及优化的摄像头处理流程，STM32N6运行计算机视觉神经网络算法时，不仅延时极低，还具备更低功耗与更快启动速度，相较**展现明显优势。此外，ST还基于自身技术开发了完整的机器人手演示平台，既彰显技术实力，也为STM32技术在人形机器人领域的应用提供实践支撑。

随着灵巧手等部件向小型化演进，MCU的封装微型化与集成度提升成为关键需求。蔡奕彬表示，ST作为半导体垂直整合制造商（IDM），在芯片制造工艺上具备多项革命性创新，例如已在车规级MCU上量产应用的全耗尽型绝缘体上硅（FD-SOI）与嵌入式闪存（FCM）技术。

当前多数先进微控制器采用40纳米嵌入式非易失性存储器（eNVM）技术，而ST的18纳米FD-SOI工艺搭配嵌入式相变存储器（ePCM）实现了多重性能跃升：能效比提升50%以上，非易失性存储器面积缩减2.5倍，数字逻辑密度提高3倍，射频（RF）噪声改善3分贝。依托这一革新性技术，STM32下一代产品， 如最新发布的STM32V8，能更精准匹配客户对微型化与高集成度的需求。

同时，作为STM32产品线的补充，ST发布了最新的STSPIN9xx和STSPIN8xx系列产品，将驱动器与电源器件集成于单一封装中，进一步助力机器人手的微型化设计与系统集成。而先进工艺带来的低功耗特性，也为解决高密度布局下的散热难题提供了有效支撑。

技术升级与本土化布局双线并行

谈及未来数年的重点发展方向，蔡奕彬透露，ST将采取“双轮驱动”策略：一方面依托先进制造技术，推出性能更强、集成度更高、鲁棒性更优的产品，同时平衡AI算力、功耗、集成度与鲁棒性等核心指标，持续巩固高质量优势，并通过扩充产品线提供更具成本竞争力的解决方案；另一方面将持续完善生态系统，推出更贴合主流开发者需求的工具链、更高效的硬件抽象层（HAL）库及更完备的功能安全、信息安全软件库，同时依托“交钥匙”机器人平台及可直接集成的参考设计，助力客户实现快速原型开发与部署。

值得关注的是，ST积极践行“在中国，为中国”战略，实现STM32的本地化供应，成为全球顶级MCU供应商中唯一能提供国内外双供应链模式的企业，供应链覆盖从硅晶圆制造到芯片封装测试的全流程。

在晶圆制造环节，ST与华虹半导体展开深度合作，实现40纳米STM32产品的国内生产。经过两年多的深度磨合，双方合作的STM32H7系列产品将于年底正式量产，高性能STM32H5系列也将跟进投产，其他多条STM32产品线的国产化认证与生产工作正有序推进。

未来，ST将持续扩大STM32系列的本地化生产规模，覆盖数百种型号，通过全流程国产化提升物流效率、缩短交付周期，更精准地响应国内客户的需求。