一台人形機器人身上的40顆MCU話語權

人形機器人MCU的競爭帷幕剛拉開，已經呈現出不同於傳統MCU市場的鮮明特點。

“在具身智能這件事上，無論是企業還是資本，只要先拿到入場券，就比別人領先了至少一個身位。”此前曾聽在半導體行業深耕多年的一位投資人這樣說過。人形機器人的浪潮，是一場由演算法、資本和精密硬體共同驅動的複雜競賽，而其中，負責將智能思維轉化為精準動作的MCU（微控製器），正成為這場競賽中越來越關鍵的入場券。

這顆晶片的流動，直接牽動著產業鏈的神經。

自2025年以來，圍繞人形機器人用MCU的融資、合作等消息頻頻傳出。先楫半導體在2025年完成由浦東創投集團旗下科創母基金、張江集團旗下張江科投和張科垚坤基金聯合領投的B+輪融資，這是其成立五年來的第八輪融資；

幾乎同時，全球半導體巨頭英飛凌宣佈與輝達深度合作，將其MCU產品線融入Jetson Thor生態，為人形機器人提供從晶片到系統的完整運動控制方案。

資本的嗅覺與巨頭的佈局，無一不在印證，誰掌握了機器人運動的“智慧小腦”與“靈活關節”，誰就可能在千億級市場中佔據制高點。

如果把視線拉回五年前，當時的機器人MCU市場仍是意法半導體（ST）、德州儀器（TI）等國際半導體大廠的天下，國產晶片大多集中於消費電子和部分工業控制領域。

轉折點發生在2023年，隨著特斯拉Optimus、Figure等人形機器人原型機陸續展示出驚人的運動能力，行業突然意識到，傳統MCU在算力、即時通訊和多軸協同控制上面臨新的挑戰，專用化、高性能的機器人MCU成為剛需。

這一需求迅速傳導至國內晶片廠商。2024年，極海半導體發佈全球首款基於Arm Cortex-M52雙核架構的G32R501即時控制MCU，直接瞄準具身機器人的運動控制中樞。

2025年初，先楫半導體在CES上推出整合雙乙太網路PHY的HPM6E8Y，實現了關節間的微秒級協同通訊，並已獲得多家機器人頭部企業的量產採用。2026年CES，先楫半導體再次加碼，發佈與HPM6E8Y相容互補的關節專用MCU HPM5E3Y，並表示其構成目前全球最完整的機器人關節專用MCU產品系列。

短短兩三年，一批中國晶片企業從過去的跟隨者轉變為細分賽道的定義者。他們不再滿足於替代，而是開始圍繞人形機器人的獨特需求，從架構、介面到生態全方位發力。

這場競速的背後，是國產半導體在高端智能裝備領域一次難得的集體突圍，其意義遠超單一產品，更關乎未來該產業鏈的自主與安全。

我們深入拆解人形機器人對MCU的需求圖譜，盤點部分國內外在該領域已明確落子或具備極強適配性的晶片廠商。他們的產品路線與市場選擇，不僅勾勒出當前的技術高地，也隱約預示了這場關於人形機器人運控競賽未來的格局與走向。

三大控制層級的技術解剖與廠商方案

從實現馬拉松賽道上奔跑，到工廠流水線上精準裝配零部件，人形機器人每一個看似自然的動作背後，都離不開龐大且精密的電子神經網路。

這個網路的核心，除卻承擔高級決策的“大腦”主晶片外，更依賴於數十顆MCU晶片，它們如同遍佈全身的分佈式小腦，構成了機器人運動的基礎。

根據產業分析，一台功能完整的人形機器人通常需要搭載30-40顆MCU晶片。這一需求直接對應了人形機器人的物理複雜性，從軀幹的主關節到手指的末端關節，每一個自由度都需要精確的即時控制。MCU這個看似傳統的晶片品類，也因此被賦予新的時代使命與技術內涵。

人形機器人的MCU設計與選型遵循嚴格的功能分區，根據功能定位可劃分三類：負責整體協調的“小腦”MCU、用於精細操作的靈巧手MCU，以及用於各關節控制的關節MCU。

這種分類不僅反映了技術需求的差異，也體現了晶片設計中的專業化趨勢。下面我們從這三個關鍵層級，分別剖析各自的技術需求及相應的國內外主流方案。

“小腦”MCU扮演著承上啟下的關鍵角色。它既要接收來自“大腦”的高級指令，又要將這些指令分解為具體的運動控制命令下發給各個關節MCU，承擔多感測器資料融合、運動規劃及動態平衡演算法運算等任務。

因此這類MCU往往需要具備高性能算力、低延遲通訊介面以及多核平行處理能力。例如，在機器人跑步或搬運過程中，“小腦”MCU需即時處理慣性測量單元（IMU）、力覺感測器和視覺資料，並通過逆運動學演算法解算關節角度，確保動作連貫性。

根據巡迴調研觀察，出於集中管理、散熱、減少延遲和干擾等考慮，“小腦”MCU大多位於機器人軀幹（主要是胸腔）的位置（“小腦”MCU在文章《“大小腦”晶片廠商，火了》中有提，這裡不過多贅述）。

靈巧手MCU追求極致精度與響應速度。它需要即時處理來自觸覺、視覺和力感測器的多重資訊，並控制多個空心杯電機實現協同動作。這類MCU必須支援高精度PWM輸出和快速ADC採樣能力。

關節MCU則更關注力矩控制與負載適應能力。這類晶片需要支援複雜的控制演算法，如磁場定向控制（FOC），同時需要具備高速通訊介面，以便與其他關節和主控製器即時交換資料。

人形機器人MCU的技術門檻遠高於傳統工業或消費類MCU，主要體現在五個關鍵維度上。

一是即時性，當機器人執行抓取、行走或平衡調節時，控制循環延遲必須控制在微秒等級；

二是高效通訊介面，這決定系統協同效率，一台人形機器人的多個控制節點間需要高效交換資料。EtherCAT、CAN-FD等工業通訊協議正成為高端機器人MCU的標配；

三是運算能力決定運動控制精度。機器人運控演算法涉及大量三角函數、矩陣運算和浮點計算。主流機器人MCU都內建硬體浮點單元、三角函數加速器或專用DSP核；

四為高精度模擬外設。機器人通過感測器感知外部環境，需要高精度的ADC、DAC和比較器；

五是功耗與散熱設計，這主要影響機器人的續航與可靠性。機器人關節空間有限，散熱條件苛刻。MCU需要在保證性能的同時控制功耗，先進的製程工藝與智能功耗管理技術有助於在性能與效率之間尋找平衡。

帶著以上幾點，我們盤一下當前國內外主流的玩家及方案。

國外MCU方案

國際市場上，德州儀器、意法半導體等巨頭早已建構了完整的機器人MCU產品生態。

德州儀器（TI）

德州儀器目前尚未針對人形機器人推出MCU系列，但其C2000™即時控制MCU與Sitara™多核處理器已被官方明確用於人形機器人關節、電機驅動與多軸同步控制場景，成為面向人形的主力方案之一。

最新量產的AM2612與TMS320F28P65x被放在“人形機器人電機控制特色產品”首位，可在1ms內完成電流、位置、力矩閉環運算，滿足0.1mm級路徑精度與功能安全需求。

TI同時提供DRV3255智能柵極驅動器與DRV8313三相驅動晶片，與C2000 MCU組成“控制+驅動”一體化關節模組，可把功率級尺寸縮小50%以上，並支援數百kHz PWM。

此外，TI給出TIDA-010936、TIDA-010956等參考設計，幫助工程師在兩周內完成分散式多軸伺服驅動原型，縮短整機上市周期。憑藉C2000 AM2612、F28P65x及配套驅動、通訊等，TI已在人形機器人關節“小腦”層形成完整、可量產的晶片生態系統。

意法半導體（ST）

意法半導體目前依託已有的STM32產品矩陣，按關節負載、響應速度與整合度差異，為整機廠提供分佈式大腦方案。機器人的手指、腕部等中低扭矩節點採用STM32G0/C0系列，以64 MHz Cortex-M0+核心、400nA VBAT功耗和單電源設計把BOM成本壓到最低。

肘、肩、膝、踝等中大扭矩關節則部署STM32G4，憑170MHz Cortex-M4+FPU、Cordic FOC加速器、184ps高解析度定時器及4MSPS ADC實現FOC電流環微秒級閉環。

對承重、衝擊和高溫敏感的髖、腿主關節，ST給出250MHz Cortex-M33的STM32H5。整機級多關節協同與邊緣AI推理統一由STM32H7系列擔綱，單核600MHz Cortex-M7或480MHz M7+240MHz M4雙核版本，單晶片可集中調度30+執行器並預留算力跑輕量AI。

配套生態方面，ST提供電機控制SDK、Edge AI Studio、FD-SOI+ePCM工藝的低功耗封裝以及GaN/SiC功率參考設計，幫助初創公司在同一軟體架構下快速完成從手指到整機的全關節驗證並直接匯入量產。

微芯科技（Microchip）

業界普遍將微芯科技的dsPIC系列數字訊號控製器用於機器人關節，原因是該系列在單顆晶片內整合了16位/32位DSP指令集與高解析度PWM、運放、比較器、ADC，可在100kHz電流環頻率下仍保持1µs以內的控制延遲，滿足空心杯電機、伺服電機對高頻寬扭矩環的苛刻需求。

今年1月，Microchip推出“無磁”關節感知一站式方案，把90°旋轉評估板與LX34070感應式位置感測器、dsPIC33AK32MC102主控打包交付，據稱單關節BOM成本可下降30%，適用於對重量與成本敏感的人形機器人旋轉/直線模組。

綜合來看，Microchip面向人形的主力MCU即dsPIC33A系列，憑藉硬體加速的FOC、MTPA以及CAN-FD、EtherCAT等即時介面，為整機廠提供從手指微小執行器到髖膝大扭矩關節的分佈式運動控制平台。

英飛凌（Infineon）

英飛凌目前面向人形機器人領域主推的MCU為XMC7000系列與PSOC™ Edge系列組合。XMC7000採用Cortex-M7主核跑AI推理，Cortex-M0+協核做微秒級即時控制，片內整合12-bit高速ADC、PWM定時器和EtherCAT節點，可直接驅動多路BLDC完成關節FOC，無需外掛專用通訊ASIC，在40nm低功耗工藝下把系統BOM與板面積同時壓縮。

PSOC™ Edge系列進一步把主頻推到400 MHz，在100 mA級功耗下即可本地運行目標分類、異常檢測等輕量模型，配合CoolGaN™高頻功率級與XENSIV™電流/位置感測器，可把驅控板做到硬幣大小並塞進電機外殼，實現“感知-控制-驅動”一體，滿足人形機器人對多電機協同、低噪聲、高能量密度的需求。

英飛凌同時提供MOTIX™智能功率模組、OPTIGA™安全晶片與ModusToolbox™完整IDE，形成從演算法、電機到雲安全的一站式MCU平台。

國內MCU方案

面對國際巨頭的先發優勢，國內MCU廠商採取了功能整合化、場景定製化、生態本土化等的差異化競爭策略。

國民技術

國民技術面向人形機器人領域已發佈並量產的核心MCU為N32H系列，其中N32H7與N32H47x兩大子系列形成“主控＋關節”協同矩陣：N32H7採用600MHz Cortex-M7＋300MHz Cortex-M4異構雙核，整合100ps級高分辨率定時器、CORDIC硬體加速器和EtherCAT/CAN-FD多協議介面。作為運動控制中樞，可同時驅動多個關節，完成微秒級多軸同步與閉環伺服運算。

N32H47x以240 MHz Cortex-M4F為核心，內建125ps定時器、4×12bit 4.7 MSPS ADC和功率驅動模擬前端，定位高性價比關節級執行控製器，可直接嵌入機器人的靈巧手、膝蓋、腳踝等體積受限的模組，實現電流環、速度環、位置環單晶片閉環。

兩款晶片均在硬體層面植入國民自研加密引擎，支援韌體安全啟動、通訊防篡改與可信指令校驗，配合公司同步發佈的N32S032/N32S003安全晶片，為機器人在工業協作、服務陪伴等場景提供控制＋安全雙引擎一站式方案，目前已在越疆Rover X1家庭機器人及多家協作機器人整機中匯入。 (高工人形機器人)