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2025年，國內(nèi)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)資本與商業(yè)化落地雙向驅(qū)動(dòng)，開啟行業(yè)新紀(jì)元。
在產(chǎn)業(yè)資本方面，7月上旬，國內(nèi)人形機(jī)器人行業(yè)迎來密集融資熱潮，上半年國內(nèi)人形機(jī)器人領(lǐng)域融資事件達(dá)77起，超過去年全年總和(67起)，反映出資本市場對(duì)機(jī)器人技術(shù)商業(yè)化落地的強(qiáng)烈信心。
7月7日，星動(dòng)紀(jì)元宣布完成近5億元A輪融資。
7月8日，杭州云深處科技有限公司宣布完成近5億元人民幣新一輪融資。
7月8日，浙江智鼎機(jī)器人有限公司宣布完成新一輪戰(zhàn)略投資。
7月9日，星海圖宣布接連完成A4輪及A5輪戰(zhàn)略融資，兩輪合計(jì)融資金額超過1億美元。
7月9日，開普勒機(jī)器人宣布成功完成A+輪戰(zhàn)略融資。
在商業(yè)化進(jìn)程上，7月11日，智元機(jī)器人與宇樹科技攜手贏得了中國移動(dòng)(杭州)信息技術(shù)有限公司人形雙足機(jī)器人代工服務(wù)采購項(xiàng)目，這一項(xiàng)目的總預(yù)算達(dá)到了1.2405億元。智元中標(biāo)7800萬元的全尺寸人形雙足機(jī)器人訂單，宇樹中標(biāo)4605萬元的小尺寸機(jī)器人及配件訂單。此次中標(biāo)刷新了國內(nèi)人形機(jī)器人領(lǐng)域中標(biāo)金額的最高紀(jì)錄。
智元與宇樹中標(biāo)中國移動(dòng)1.2億元人形機(jī)器人訂單，標(biāo)志著國內(nèi)人形機(jī)器人商業(yè)化進(jìn)程進(jìn)入規(guī)模化落地階段。
值得注意的是，業(yè)界普遍認(rèn)為2025年將是人形機(jī)器人的量產(chǎn)元年。目前，已經(jīng)有多家人形機(jī)器人公司發(fā)布了量產(chǎn)計(jì)劃，數(shù)量從幾百臺(tái)到幾千臺(tái)不等。
作為人形機(jī)器人的核心組成部分，執(zhí)行器及其電子系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及其電子部件的市場需求也將隨之水漲船高。預(yù)計(jì)未來幾年，隨著人形機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐步落地，其電子產(chǎn)業(yè)鏈將迎來爆發(fā)式的增長機(jī)遇。
1、人形機(jī)器人主要構(gòu)成
人形機(jī)器人的大腦——主控制系統(tǒng)
目前，在人形機(jī)器人主控系統(tǒng)方面沒有特定的方案，各家采取的技術(shù)路線都不盡相同，目前主流的方案有CPU+GPU、CPU+FPGA、GPU+ASIC等方案。
CPU+GPU的方案最為成熟，特斯拉的FSD芯片就是采用該路線，其中CPU做控制、GPU做圖像處理、NPU為神經(jīng)處理單元，并集成了大量的計(jì)算單元和專門的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，能夠高效的進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和推理任務(wù)；
CPU+FPGA方案，由于FPGA的開發(fā)流程簡單，具有較短的研究周期，但FPGA的價(jià)格比較高，同時(shí)FPGA的功耗也相對(duì)較高，不適合功耗敏感的應(yīng)用；
CPU+ASIC的方案，通過數(shù)字“類存算一體”方式實(shí)現(xiàn)MAC操作，在電路級(jí)實(shí)現(xiàn)“存算一體”，該路線運(yùn)行穩(wěn)定性較高，但并行性和能效比較低。
具體產(chǎn)品方面，英特爾的i系列或者Ultra系列CPU、NVIDIA的Jetson系列(比如Xavier NX、AGXOrin、Orin Nano、Thor等)、高通(Qualcomm)的機(jī)器人平臺(tái)(RB系列)、Intel的酷睿系列及MovidiusVPU是主流選擇。
也有一部分機(jī)器人企業(yè)也在探索基于RISC-V或Arm架構(gòu)的自研芯片。
根據(jù)目前公開的信息，優(yōu)必選的初代Walker搭載的是英特爾的i7 7500U(2.7GHz)和i5 6200U(2.3GHz)、升級(jí)版的Walker X主要采用i7 8665U(雙路、1.9GHz)再加上NVIDIA GT1030顯卡；
宇樹科技的H1系列人形機(jī)器人標(biāo)配的是英特爾的i5/i7芯片，可以選配i7加NVIDIA Jetson Orin NX(單塊或多塊，最多3塊)；
傅立葉智能的GR-1采用的是英特爾的i7 13700H處理器；眾擎機(jī)器人的PM01人形機(jī)器人采用的是英特爾的 N97 配合NVIDIA的 Jetson Orin芯片；
智元機(jī)器人采用的是Jetson Orin芯片；
北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心發(fā)布的天工通用人形機(jī)器人Pro版采用的是英特爾的CPU與 NVIDIA 的Jetson Orin芯片等。
人形機(jī)器人的小腦——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
MCU
在人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，控制器扮演著至關(guān)重要的角色，它們是實(shí)現(xiàn)精確、實(shí)時(shí)電機(jī)控制的“神經(jīng)末梢”。每個(gè)或者每組關(guān)節(jié)電機(jī)通常都配有專門的微控制器來執(zhí)行底層的伺服控制任務(wù)，這個(gè)微控制器主要是MCU，也有采用DSP、FPGA或者性能更高的MPU等。
在供應(yīng)商方面，電機(jī)控制MCU市場供應(yīng)商眾多，目前并沒有專門針對(duì)人形機(jī)器人的MCU產(chǎn)品，大都是采用通用型MCU產(chǎn)品，只是人形機(jī)器人使用的MCU產(chǎn)品，對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性和多接口能力的要求更高。
德州儀器其C2000實(shí)時(shí)控制MCU系列是電機(jī)控制領(lǐng)域的標(biāo)桿產(chǎn)品。
意法半導(dǎo)體的STM32系列MCU產(chǎn)品線極為豐富，基于Arm Cortex-M0/M3/M4/M7/M33等多種內(nèi)核，提供了從低成本到高性能的廣泛選擇。
恩智浦其i.MX RT系列跨界MCU(結(jié)合了Arm Cortex-M內(nèi)核的實(shí)時(shí)性與應(yīng)用處理器的性能)及MCX系列MCU芯片適用于機(jī)器人和運(yùn)動(dòng)控制。
縱觀全球MCU市場格局，在了解國際頭部廠商的態(tài)勢后，值得注意的是，以兆易創(chuàng)新為代表的中國芯片設(shè)計(jì)企業(yè)通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，在高性能微控制器領(lǐng)域也展現(xiàn)出強(qiáng)勁的市場競爭力。
以下是國內(nèi)MCU企業(yè)代表：
兆易創(chuàng)新的芯片產(chǎn)品長期深耕機(jī)器人領(lǐng)域，GD32G553系列高性能MCU，采用Arm Cortex-M33內(nèi)核，主頻高達(dá)216MHz，比較適合控制一些大的關(guān)節(jié)。對(duì)于需要更加精密運(yùn)動(dòng)控制的精細(xì)關(guān)節(jié)，采用Arm Cortex-M7內(nèi)核、主頻600MHz的GD32H7系列MCU。
國民技術(shù)面向具身機(jī)器人、工業(yè)控制等智控領(lǐng)域擁有標(biāo)桿產(chǎn)品N32H78x N32H785EC N32H76x N32H765EC系列MCU。該MCU系列產(chǎn)品具有超強(qiáng)算力、超快響應(yīng)、超高精度、高可靠性與高安全性等優(yōu)勢特點(diǎn)。
極海G32R501實(shí)時(shí)控制MCU，采用Arm Cortex-M52雙核架構(gòu)，主頻高達(dá)250MHz，支持Arm Helium矢量擴(kuò)展技術(shù)，可在機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、線性關(guān)節(jié)及靈巧手等模塊提供卓越的控制性能。
功率器件
功率器件是電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率級(jí)的核心，負(fù)責(zé)根據(jù)MCU產(chǎn)生的PWM信號(hào)，對(duì)供給電機(jī)的高電流進(jìn)行高速開關(guān)控制，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。傳統(tǒng)上，硅基MOSFET或IGBT是主流選擇，但近年來，以氮化鎵(GaN)FET為代表的寬禁帶半導(dǎo)體器件因其卓越性能，在人形機(jī)器人等功率密度和效率要求極高的領(lǐng)域嶄露頭角。
對(duì)于GaN市場，根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2029年全球GaN市場規(guī)模將提升至20.1億美元，年復(fù)合增長率為40.6%，其中工業(yè)領(lǐng)域GaN市場規(guī)模增長率甚至可達(dá)50%以上。
針對(duì)GaN，目前市場上的主要供應(yīng)商有以下這些：
TI：提供低壓GaN FET和集成了驅(qū)動(dòng)器的GaN智能功率模塊(如DRV7308，LMG2100R026半橋GaN功率級(jí)，以及MOSFET門極驅(qū)動(dòng)器(如DRV8350三相智能門極驅(qū)動(dòng)器)。TI強(qiáng)調(diào)其GaN解決方案能將功率級(jí)尺寸減小50%以上，并支持?jǐn)?shù)百kHz的PWM控制。
宜普電源轉(zhuǎn)換公司(Efficient Power Conversion, EPC)：是增強(qiáng)型氮化鎵(eGaN)功率器件的領(lǐng)導(dǎo)者，提供eGaN FET和ePower Stage IC(集成功率級(jí))。其EPC23104 ePower Stage IC(100V, 11mΩ RDS(on) typ,15A)及其參考設(shè)計(jì)EPC91104(適用于14V-80V輸入，最高14A連續(xù)電流)專為人形機(jī)器人等精密運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用優(yōu)化，強(qiáng)調(diào)緊湊設(shè)計(jì)和高效率。針對(duì)更大功率需求(如肘部和膝部電機(jī))，EPC提供EPC9176。
英飛凌(Infineon Technologies)：擁有廣泛的 MOSFET 產(chǎn)品組合(如OptiMOS系列)和CoolSiCMOSFET。在GaN領(lǐng)域，英飛凌也推出了CoolGaN系列產(chǎn)品，包括分立GaN HEMT和集成了驅(qū)動(dòng)的GaNEiceDRIVER IC，適用于高效率、高功率密度應(yīng)用。
ST：提供各類MOSFET(如STPOWER MDmesh，STripFET系列)和 GaN 解決方案，包括分立GaN晶體管和MASTERGAN系列(集成半橋驅(qū)動(dòng)器和GaN HEMT的系統(tǒng)級(jí)封裝產(chǎn)品)，以及 STDRIVE GaN驅(qū)動(dòng)器。
安世半導(dǎo)體(Nexperia)：提供N溝道和P溝道功率MOSFET，以及GaN FET產(chǎn)品組合，覆蓋從低壓到中高壓的應(yīng)用。
2、國內(nèi)人形機(jī)器人公司介紹
在深入探討人形機(jī)器人的核心硬件架構(gòu)后，不難發(fā)現(xiàn)，電子產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)突破與成本優(yōu)化正推動(dòng)人形機(jī)器人性能的快速迭代。而這一趨勢的背后，離不開國內(nèi)一批創(chuàng)新企業(yè)的積極布局與技術(shù)實(shí)踐。
以下是人形機(jī)器人的幾家代表企業(yè)：
優(yōu)必選(UBTECH)：中國人形機(jī)器人領(lǐng)域的先行者和“人形機(jī)器人第一股”， Walker X等型號(hào)展示了在家庭服務(wù)、老人陪護(hù)等方面的潛力。
宇樹科技(Unitree Robotics)：近年來推出了其通用人形機(jī)器人H1，獲得了市場的廣泛關(guān)注，展現(xiàn)了中國企業(yè)在機(jī)器人核心運(yùn)動(dòng)部件和控制算法上的進(jìn)步。
智元機(jī)器人(Agibot)：由備受矚目的前華為“天才少年”項(xiàng)目成員彭志輝(稚暉君)創(chuàng)立，其人形機(jī)器人“遠(yuǎn)征A2”打造高可靠、輕量化、超高槽滿率繞線工藝的量產(chǎn)自研一體化關(guān)節(jié)，最高峰值扭矩430N·m，電機(jī)扭矩密度50Nm/Kg，支持長時(shí)間穩(wěn)定行走。
3、寫在最后
當(dāng)前及未來，人形機(jī)器人產(chǎn)品形態(tài)和技術(shù)特點(diǎn)正朝著更智能、更經(jīng)濟(jì)方向演進(jìn)。人形機(jī)器人所需要的MCU對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性和多接口能力的要求更高。功率器件方面，GaN因其高效率和高功率密度特性，成為人形機(jī)器人執(zhí)行器的重要選擇。GaN產(chǎn)品性能的提升、集成化，以及先進(jìn)封裝與散熱是未來產(chǎn)品的一大研發(fā)方向。
人形機(jī)器人在硬件方面，對(duì)電子部件的極致追求，正驅(qū)動(dòng)著相關(guān)芯片向更高性能、更高集成度、更高能效、更高可靠性和更強(qiáng)智能化的方向進(jìn)化。人形機(jī)器人的時(shí)代正在加速到來，其電子產(chǎn)業(yè)鏈的成熟與發(fā)展是人形機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化應(yīng)用，滿足實(shí)際場景需求的必然要求。
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