高端工业市场重磅新品,昭仪创新布局绿色能源“芯”应用
进入2023年,工业4.0背景下的工控市场产业链全面发力,不断加速工业制造向数字化、智能化、绿色化方向发展。据PRISMARK统计,年均增长2019-2023年全球工控市场增长率为3%,预计2023年全球工控市场规模将达到2600亿美元。另外,根据Yole Development统计,Nor Flash的市场规模在2021年存储器细分领域规模为35亿美元,预计2027年将增至49亿美元,年均复合增长率约为6%。 可以预见的是,MCU芯片和嵌入式存储器工业控制领域的核心部件。市场需求持续上升。众多上游原创者也首次竞逐机器。
在7月份的慕尼黑上海电子展上,业界领先的半导体器件供应商兆易创新GIGADEVICE(以下简称兆易创新)就存储器、微控制器、传感器和电源芯片的生态产品进行了产品布局,展示了50款最新产品。针对其余车型的解决方案,工业主题展区围绕当前热门的工业控制、绿色能源等市场应用提供行业赋能,与现场多家厂商同台竞技。
图1:兆易创新重磅亮相慕尼黑上海电子展
GD32H7全新亮相,超高端国产MCU瞄准工业市场
第一个是新产品——GD32H7系列。GD32H7系列是国内首款基于ARM?皮质?-兆易创新2023年5月推出的M7核心,主频最高可达600MHz,片上有4MB Flash和1MB SRAM。耦合内存和64kb L1-Cache高速缓存,并集成硬件DSP等功能、双精度FPU、硬件三角函数TMU、滤波算法加速器FAC。这些内置资源可以大大提高处理效率和实时性。在实际应用场景中,比如实现工业机器人的精确方向位移和动作顺序,需要控制电机来控制更加复杂、精细的电机。和较低的延迟。GD32H7可以从容应对MCU性能、功能、实时性、接口速率等新挑战。
图 2:GD32H7 全功能评估板
展位工作人员介绍,GD32H7系列拥有USART、I2C、SPI等丰富的串口外设资源,以及高速CAN-FD、工业以太网等接口。1 12位ADC,采样率高达5.3MSPS。这些特性可以在电机控制、光伏储能等应用中提供高精度采样率和快速响应,同时也适用于工业网卡、逆变器、服务器、数字信号处理、甚至诸如如大型民用无人机。
当然,数据安全也是智能工厂的必备要素。兆易创新GD32H7系列提供多种安全加密功能,包括DES、Trimetry、AES算法和哈希算法,集成RTDEC模块,可以进一步保护工厂的数据。连接到AXI或AHB总线的外部存储器,防止工厂与工厂之间的通信过程中遭受的威胁,保证物联网硬件数据的安全。
存储与控制并行驱动,昭仪创新拓宽绿色能源应用布局
在双碳政策推动下,光伏、储能等绿色能源产业迎来快速发展。据悉,兆易创新正从发电、储能、发电强度等方面积极布局能源产业应用布局。例如,在发电侧,兆易创新展示了采用GD25Q系列SPI Nor Flash的光伏逆变器。由于光伏逆变器通常工作在复杂、恶劣的工业环境中,这对光伏逆变器提出了严格的要求。兆易创新GD25Q系列NOR FLASH具有环境温度-40℃~125℃并保证稳定运行的优异特性。可提供高可靠存储,保障用户数据和信息安全。展位工作人员表示,搭载GD25Q系列NOR FLASH的逆变器已广泛应用于光伏、风力发电系统,并与国内多家客户合作销售面向北美、欧洲及全球,持续为绿色能源产业做出贡献。
不仅如此,光伏逆变器的目的是从太阳能电池板中提取最大功率,并将清洁能源馈入电网。为了保证这一点,必须对功率级电压和电流进行精确采样,并将功率级电压和电流进行精确采样。电源开关在 DC-DC 和 DC-AC 中的开关必须准确生成(PWM)。这个过程也需要主控制器来辅助。随着微型逆变器的兴起以及对供应保障和降本增效的需求,许多逆变器制造商开始使用高性能的MCU来替代传统的DSP。并且多种产品产品组合,包括GD32系列MCU,打造灵活、装备精良、更具竞争力的逆变器解决方案。
在电源方面,电源管理方案是提高系统电源转换效率的一部分。数字电源作为基于数字信号处理技术的电源,可以通过高效的数字化控制方式,因此成为电源解决方案的新趋势。在兆易创新展台上,有这样一款数字电源解决方案引起了行业观众的围观和热议——SMPS(PFC+LLC)基于GD32E503R的开关电源解决方案。
图3:SMPS(PFC+LLC)开关电源解决方案
该方案采用桥式PFC+半桥LLC拓扑,最大功率500W,整机最高效率90.85%。值得一提的是,强弱电两侧由两颗GD32MCU控制:PFC由GD32E230C控制,输入220V交流电源,输出415V直流电压,PFC最大效率为95.40%;LLC采用GD32E503R控制,输入415V直流电压,输出24V VVV电压,输出24VV 24VDC电压,LLC的最高效率为96.04%。其中,GD32E503R采用SHRTIMER控制的LLC MOS管的频率变化,使得控制精度更高。该方案具有过压、欠压、过流、温度等保护功能,可广泛应用于工业领域SMPS、户外电源、数据中心/通信基站的电源模块。
此外,兆易创新展示的3.3KW双向DC/DC解决方案也很出色。这是基于GD32F3和GD32E5系列的CLLLC直流变换。该方案在PFC部分使用GAN功率器件,另一侧使用碳化硅(SIC)功率器件。紧凑型变压器效率高,更符合当前行业第三代半导体器件的电源设计趋势。非常适合各类储能和配电系统的数字电源解决方案。GD32F330/E230便携式双向储能系统解决方案也是重点展示之一。其GD32E230设计储能直流控制板,GD32F330设计MTTP充电板,输出电压和功率均可调节,最大3kW,优化算法也提供优化算法。更好的跟踪效率和安全保护机制有在户外电源的应用中备受关注。
图4:便携式双向储能系统解决方案
目前,随着工业4.0、光伏、储能等新兴应用的兴起,兆易创新积极布局,持续发力,在工业应用上突破了半导体市场的传统结构和技术壁垒,获得了可观的市场份额,表明当地厂商的芯片设计能力正在向高端、高性能、高可靠性要求的一线梯队迈进,收获了长期市场的信心和实力在许多垂直应用中进行验证。
展位工作人员表示,新基建、双碳是兆易创新长期关注和布局的重点产业之一。为了迎接这波可再生能源浪潮,兆易创新不断开拓存储器、微控制器、功率芯片等产品线,并致力于打造完整的产品生态布局,加速客户和市场验证,积累行业应用经验,从而为所用,为增量市场注入增量创新的力量。