自Beckhoff Automation在2003年開發(fā)EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)技術(shù),并將其移交給名為ETG(EtherCAT Technology Group:EtherCAT技術(shù)協(xié)會)的獨(dú)立組織運(yùn)營以來,這項技術(shù)就獲得了長足的發(fā)展。
根據(jù)EtherCAT技術(shù)協(xié)會(ETG)在2023年發(fā)布的信息顯示,自2014年以來,EtherCAT節(jié)點(diǎn)數(shù)呈指數(shù)級增長,僅2022年就增加了1840萬個節(jié)點(diǎn)。除模塊化I/O設(shè)備外,ETG估計全球EtherCAT節(jié)點(diǎn)數(shù)為5910萬個,而近期的增長尤為明顯。
據(jù)EtherCAT技術(shù)協(xié)會執(zhí)行董事Martin Rostan介紹,除2019年受自動化市場影響增長趨緩以外,EtherCAT節(jié)點(diǎn)數(shù)多年來一直呈指數(shù)級增長,例如在北美,EtherCAT取得了越來越好的進(jìn)展。在發(fā)源地歐洲,EtherCAT發(fā)展也表現(xiàn)強(qiáng)勢。來到亞洲市場,更是發(fā)展最迅猛。尤其是在中國市場,表現(xiàn)驚人。
海外巨頭壟斷的市場
之所以EtherCAT能夠獲得如此高度的認(rèn)可,與他本身的技術(shù)特點(diǎn)有著密切的關(guān)系。
作為一項高性能以太網(wǎng)現(xiàn)場總線技術(shù),EtherCAT 的主要優(yōu)勢之一是其高速、低延遲通信。其獨(dú)特的幀處理和數(shù)據(jù)傳輸方法可實現(xiàn)其他現(xiàn)場總線技術(shù)無法比擬的極高帶寬利用率。拓?fù)湓O(shè)計使循環(huán)時間具有確定性,使 EtherCAT 能夠滿足硬實時要求。此外,EtherCAT 支持分布式時鐘 (DC:Distributed Clocks),可在整個網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)非常精確的納秒級同步。
受惠于其高性能、低成本、應(yīng)用簡易和拓?fù)潇`活等優(yōu)勢,該項工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為全球市場上最通用和增長最快的工業(yè)實時以太網(wǎng)協(xié)議,在中國和全球擁有大量的用戶。然而,和很多其他芯片技術(shù)一樣,中國工業(yè)市場的EtherCAT應(yīng)用基本都是被TI、ST、英飛凌和瑞薩等海外領(lǐng)先廠商把持。國內(nèi)此前甚至沒有一個MCU廠商獲得Beckhoff官方授權(quán),以打造更好的EtherCAT產(chǎn)品服務(wù)中國本地的客戶,這在當(dāng)前的全球競爭態(tài)勢下廣受詬病。有行業(yè)知情人士透露,即使國內(nèi)此前有芯片廠商宣稱自己支持EtherCAT,也不是經(jīng)過官方授權(quán)的,這給后續(xù)的產(chǎn)品升級和工業(yè)設(shè)備穩(wěn)定性帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
按照ETG的規(guī)定,對EtherCAT主站實施的授權(quán)是免費(fèi)的,但協(xié)議要求兼容性,以確保授權(quán)免費(fèi)并提供法律效力。而對于從站設(shè)備,EtherCAT則采用了CAN的授權(quán)模式,其授權(quán)費(fèi)用已經(jīng)包含到EtherCAT 從站控制器(ESC)芯片中,因此ESC供應(yīng)商需要一個許可,而設(shè)備制造商,最終用戶,系統(tǒng)集成商,工具生產(chǎn)商等無需再付授權(quán)費(fèi)用。
一般而言,這個授權(quán)都需要從EtherCAT的專利方Beckhoff獲得,但在過去,因為各種原因,國內(nèi)并沒有MCU廠商獲得這個授權(quán)。但現(xiàn)在,先楫半導(dǎo)體打破了這個局面。
本土EtherCAT MCU的突破
2023年12月,先楫半導(dǎo)體正式對外宣布,推出中國首款擁有德國倍福公司(Beckhoff)正式授權(quán)EtherCAT從站控制器(ESC, EtherCAT Slave Controller)的高性能MCU產(chǎn)品 HPM6E00系列。
“EtherCAT 技術(shù)在中國工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,但使用的MCU芯片均被國外品牌壟斷”,先楫半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁&市場銷售陳丹(Danny Chen)表示,她進(jìn)一步指出,HPM6E00 系列產(chǎn)品的推出代表中國在EtherCAT上內(nèi)嵌ESC的高性能MCU產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際水平。
據(jù)介紹,先楫半導(dǎo)體HPM6E00系列產(chǎn)品采用國際流行的RISC-V架構(gòu),主頻高達(dá)600MHz,有單雙核選項,集成了德國倍福公司授權(quán)的EtherCAT從站控制器(ESC, EtherCAT Slave Controller),具備高性能運(yùn)動控制、高實時工業(yè)以太網(wǎng)互聯(lián)的特性。
新MCU還提供多達(dá) 3 端口千兆以太路由模塊,支持多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和時間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN: Time-Sensitive Networking),支持 32 路高分辨率 PWM 輸出、16 位 ADC、Σ? 數(shù)字濾波,帶有專業(yè)的編碼器管理模塊、靈活的外部總線和敏捷的硬件電流環(huán)功能,在高精度運(yùn)動控制系統(tǒng)中具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。
在先楫半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁&市場銷售陳丹(Danny Chen)看來,中國產(chǎn)業(yè)升級、 企業(yè)出海,在這樣的市場發(fā)展需求中,先楫半導(dǎo)體推出了這款市場期待已久的 HPM6E00,它的一大亮點(diǎn)是集成高性能和EtherCAT 技術(shù),EtherCAT 作為最通用和增長最快的工業(yè)實時以太網(wǎng)協(xié)議在中國和全球擁有大量的用戶,先楫會攜手更多合作伙伴一起進(jìn)行資源共享、方案共創(chuàng)和技術(shù)創(chuàng)新等合作。
在6月27官宣新品量產(chǎn)上市的時候,先楫半導(dǎo)體聯(lián)合合作伙伴推出了基于HPM6E00系列的“驅(qū)控一體多軸伺服驅(qū)動器”、“多軸伺服驅(qū)動”和“交流伺服驅(qū)動平臺”應(yīng)用。
與此同時,先楫半導(dǎo)體還帶來了公司的HPM6E00 開發(fā)板——HPM6E00EVK。據(jù)介紹,該開發(fā)板提供雙百兆網(wǎng)口,實現(xiàn) ESC 功能,RGMII 千兆網(wǎng)口,CAN 接口,音頻接口,sigma-detal 轉(zhuǎn)換接口,HS USB 接口以及標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)接口可以適配先楫的電機(jī)驅(qū)動板。同時HPM6E00EVK 的FEMC/PPI 插槽,方便用戶實現(xiàn)各類總線接口,并默認(rèn)提供 FEMC/PPI子板,可以實現(xiàn)SDRAM和并口的 ADC 采樣功能。此外,該開發(fā)板還提供樹莓派接口以及板載的調(diào)試接口可以方便用戶進(jìn)行調(diào)試,同時也提供標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口供用戶選擇。
“HPM6E00 填補(bǔ)了國內(nèi) MCU 市場的空白,也標(biāo)志著我國工業(yè) MCU 已經(jīng)在達(dá)到了國際先進(jìn)水平?!毕乳雽?dǎo)體創(chuàng)始人兼 CEO曾勁濤強(qiáng)調(diào)。
文章來源于半導(dǎo)體行業(yè)觀察 (semiinsights.com)
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