【行业新闻】先楫半导体MCU填补国内空白，EtherCAT中国首授权

自Beckhoff Automation在2003年开发EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）技术，并将其移交给名为ETG（EtherCAT Technology Group：EtherCAT技术协会）的独立组织运营以来，这项技术就获得了长足的发展。
 
根据EtherCAT技术协会(ETG)在2023年发布的信息显示，自2014年以来，EtherCAT节点数呈指数级增长，仅2022年就增加了1840万个节点。除模块化I/O设备外，ETG估计全球EtherCAT节点数为5910万个，而近期的增长尤为明显。
 
 

据EtherCAT技术协会执行董事Martin Rostan介绍，除2019年受自动化市场影响增长趋缓以外，EtherCAT节点数多年来一直呈指数级增长，例如在北美，EtherCAT取得了越来越好的进展。在发源地欧洲，EtherCAT发展也表现强势。来到亚洲市场，更是发展最迅猛。尤其是在中国市场，表现惊人。
 
海外巨头垄断的市场
 
之所以EtherCAT能够获得如此高度的认可，与他本身的技术特点有着密切的关系。
 
作为一项高性能以太网现场总线技术，EtherCAT 的主要优势之一是其高速、低延迟通信。其独特的帧处理和数据传输方法可实现其他现场总线技术无法比拟的极高带宽利用率。拓扑设计使循环时间具有确定性，使 EtherCAT 能够满足硬实时要求。此外，EtherCAT 支持分布式时钟 (DC：Distributed Clocks)，可在整个网络中实现非常精确的纳秒级同步。
 
受惠于其高性能、低成本、应用简易和拓扑灵活等优势，该项工业以太网技术已经成为全球市场上最通用和增长最快的工业实时以太网协议，在中国和全球拥有大量的用户。然而，和很多其他芯片技术一样，中国工业市场的EtherCAT应用基本都是被TI、ST、英飞凌和瑞萨等海外领先厂商把持。国内此前甚至没有一个MCU厂商获得Beckhoff官方授权，以打造更好的EtherCAT产品服务中国本地的客户，这在当前的全球竞争态势下广受诟病。有行业知情人士透露，即使国内此前有芯片厂商宣称自己支持EtherCAT，也不是经过官方授权的，这给后续的产品升级和工业设备稳定性带来了严峻的挑战。
 
 

 
按照ETG的规定，对EtherCAT主站实施的授权是免费的，但协议要求兼容性，以确保授权免费并提供法律效力。而对于从站设备，EtherCAT则采用了CAN的授权模式，其授权费用已经包含到EtherCAT 从站控制器（ESC）芯片中，因此ESC供应商需要一个许可，而设备制造商，最终用户，系统集成商，工具生产商等无需再付授权费用。
 
一般而言，这个授权都需要从EtherCAT的专利方Beckhoff获得，但在过去，因为各种原因，国内并没有MCU厂商获得这个授权。但现在，先楫半导体打破了这个局面。
 
本土EtherCAT MCU的突破
 
2023年12月，先楫半导体正式对外宣布，推出中国首款拥有德国倍福公司（Beckhoff）正式授权EtherCAT从站控制器（ESC, EtherCAT Slave Controller）的高性能MCU产品 HPM6E00系列。
 
“EtherCAT 技术在中国工业领域有广泛的应用，但使用的MCU芯片均被国外品牌垄断”，先楫半导体执行副总裁&市场销售陈丹（Danny Chen）表示，她进一步指出，HPM6E00 系列产品的推出代表中国在EtherCAT上内嵌ESC的高性能MCU产品已经达到国际水平。
 
据介绍，先楫半导体HPM6E00系列产品采用国际流行的RISC-V架构，主频高达600MHz，有单双核选项，集成了德国倍福公司授权的EtherCAT从站控制器（ESC, EtherCAT Slave Controller），具备高性能运动控制、高实时工业以太网互联的特性。
 

 
新MCU还提供多达 3 端口千兆以太路由模块，支持多种工业以太网协议和时间敏感网络 (TSN: Time-Sensitive Networking)，支持 32 路高分辨率 PWM 输出、16 位 ADC、Σ∆ 数字滤波，带有专业的编码器管理模块、灵活的外部总线和敏捷的硬件电流环功能，在高精度运动控制系统中具备得天独厚的优势。
 

 
在先楫半导体执行副总裁&市场销售陈丹（Danny Chen）看来，中国产业升级、 企业出海，在这样的市场发展需求中，先楫半导体推出了这款市场期待已久的 HPM6E00，它的一大亮点是集成高性能和EtherCAT 技术，EtherCAT 作为最通用和增长最快的工业实时以太网协议在中国和全球拥有大量的用户，先楫会携手更多合作伙伴一起进行资源共享、方案共创和技术创新等合作。
 
在6月27官宣新品量产上市的时候，先楫半导体联合合作伙伴推出了基于HPM6E00系列的“驱控一体多轴伺服驱动器”、“多轴伺服驱动”和“交流伺服驱动平台”应用。
 
与此同时，先楫半导体还带来了公司的HPM6E00 开发板——HPM6E00EVK。据介绍，该开发板提供双百兆网口，实现 ESC 功能，RGMII 千兆网口，CAN 接口，音频接口，sigma-detal 转换接口，HS USB 接口以及标准的电机接口可以适配先楫的电机驱动板。同时HPM6E00EVK 的FEMC/PPI 插槽，方便用户实现各类总线接口，并默认提供 FEMC/PPI子板，可以实现SDRAM和并口的 ADC 采样功能。此外，该开发板还提供树莓派接口以及板载的调试接口可以方便用户进行调试，同时也提供标准的 JTAG 接口供用户选择。
 
“HPM6E00 填补了国内 MCU 市场的空白，也标志着我国工业 MCU 已经在达到了国际先进水平。”先楫半导体创始人兼 CEO曾劲涛强调。