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人形機(jī)器人火爆全網(wǎng)，3月6日，中國移動、華為、樂聚聯(lián)合發(fā)布全球首款搭載5G-A技術(shù)的人形機(jī)器人，另外宇樹科技宣布其在深圳成立新公司深圳天羿科技有限公司，相關(guān)信息顯示，宇樹科技已對外投資包括上海高羿科技有限公司、北京靈翌科技有限公司、杭州宇樹機(jī)器人有限公司等在內(nèi)的5家公司。
隨著以宇樹科技、小米為代表的人形機(jī)器人企業(yè)的發(fā)展，人形機(jī)器人被定位為“顛覆性產(chǎn)品”和經(jīng)濟(jì)增長新引擎，行業(yè)多方預(yù)測，2025年人形機(jī)器人或?qū)⒉饺肓慨a(chǎn)元年。據(jù)悉，人形機(jī)器人集成了許多子系統(tǒng)，包括伺服控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、傳感器系統(tǒng)、AI系統(tǒng)控制等，這為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈包括存儲、傳感器、第三代半導(dǎo)體等帶來諸多新的機(jī)遇，多個領(lǐng)域公司將顯著獲益。
01、AI芯片多項技術(shù)助力：重構(gòu)人形機(jī)器人“大腦”
人形機(jī)器人的智能化需求直接推動對邊緣側(cè)AI芯片的需求，邊緣側(cè)AI芯片扮演著"神經(jīng)中樞"的角色。我國AI芯片設(shè)計企業(yè)如寒武紀(jì)、商湯科技、國科微等企業(yè)產(chǎn)品高度適配需求。如寒武紀(jì)產(chǎn)品思元520以16nm工藝實現(xiàn)48 TOPS算力，通過動態(tài)電壓頻率調(diào)整技術(shù)將功耗控制在150W以內(nèi)，不僅支持BERT、GPT-2等大模型的分布式訓(xùn)練，更在小米CyberOne等機(jī)器人中實現(xiàn)實時圖像生成與自然語言交互。
商湯科技依托20,000 PetaFLOPS算力集群，將自動駕駛領(lǐng)域的UniAD多模態(tài)感知算法遷移至人形機(jī)器人，其開發(fā)的SenseRobot平臺已實現(xiàn)機(jī)器人在復(fù)雜場景下的自主決策，響應(yīng)延遲低于50ms。
此外，多方資料顯示，國科微的GK2301邊緣計算芯片采用異構(gòu)多核架構(gòu)，通過20 TOPS算力與2.5 TOPS/W能效比，在工業(yè)巡檢機(jī)器人中實現(xiàn)瑕疵檢測準(zhǔn)確率99.7%，誤報率低于0.3%。
而在半導(dǎo)體制造與存算一體技術(shù)上，行業(yè)消息顯示，海光信息已成功研發(fā)兩大產(chǎn)品線，包括高性能通用處理器（CPU）產(chǎn)品和通用加速芯片（DCU）產(chǎn)品，并打造了C86體系。這些產(chǎn)品在人形機(jī)器人中可以用于高效的數(shù)據(jù)處理和AI推理。另外，海光的DCU產(chǎn)品支持完整的大模型訓(xùn)練，與文心一言等主流大模型適配良好，支持覆蓋十億級、百億級、千億級大模型。
中芯國際作為國內(nèi)最大的半導(dǎo)體代工廠，在存算一體芯片制造領(lǐng)域具有重要地位，尤其在車規(guī)級IGBT、智能傳感器等工藝上持續(xù)突破。據(jù)悉，該公司正在為庫卡、新時達(dá)等工業(yè)機(jī)器人廠商提供關(guān)節(jié)驅(qū)動模塊核心芯片，占據(jù)國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人芯片市場較多份額。行業(yè)消息顯示，其90nmBCD工藝良率近100%。
存算一體創(chuàng)新方面，先楫半導(dǎo)體聚焦高性能嵌入式芯片，推出RISC-V架構(gòu)芯片（如HPM6000系列），支持納秒級實時響應(yīng)與多協(xié)議通信。其芯片已應(yīng)用于靈巧手、關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及動力系統(tǒng)，與好上好信息合作提供“芯片+算法+服務(wù)”解決方案，助力人形機(jī)器人量產(chǎn)。2025年，該公司計劃推出感存算一體AI芯片，適配人形機(jī)器人的高密度計算需求。
地平線則提供高性能SoC芯片（如征程系列），支持多模態(tài)感知與SLAM算法，算力達(dá)6-128TOPS：其芯片已用于小米CyberDog、宇樹科技四足機(jī)器人等產(chǎn)品，支持運動控制與環(huán)境建模。市場消息顯示，2024年地平線在機(jī)器人領(lǐng)域市占率大幅提高，已與20余家機(jī)器人廠商達(dá)成合作。
02、存儲芯片：數(shù)據(jù)存儲與處理的基石
隨著人形機(jī)器人傳感器數(shù)量增至超50個，數(shù)據(jù)吞吐量呈指數(shù)級增長，其對于存儲芯片需求更為龐大，要求也更高。
首先是固態(tài)硬盤SSD。人形機(jī)器人在運行過程中需要快速存儲和讀取大量數(shù)據(jù)，包括視覺識別數(shù)據(jù)、運動控制數(shù)據(jù)以及決策數(shù)據(jù)等。例如，在機(jī)器人進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境導(dǎo)航時，需要迅速存儲和調(diào)用周圍環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，SSD可以確保數(shù)據(jù)的快速存儲與讀取，幫助機(jī)器人及時做出路徑規(guī)劃和避障決策。再者是動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（DRAM）。例如在機(jī)器人執(zhí)行多任務(wù)操作時，如同時進(jìn)行語音交互、視覺分析和運動控制，需要大容量的DRAM來保障各個任務(wù)的流暢運行。
近兩年，我國多家存儲芯片企業(yè)正在快速適配人形機(jī)器人需求，如兆易創(chuàng)新的NOR Flash和NAND Flash分別用于機(jī)器人快速啟動代碼存儲和大容量數(shù)據(jù)記錄。其GD32系列MCU負(fù)責(zé)運動控制、多任務(wù)調(diào)度，電源管理芯片優(yōu)化能源效率，形成“存儲+控制+電源”一體化解決方案。
北京君正針對人形機(jī)器人對高集成度、低功耗存儲方案的需求，推出了3D DRAM技術(shù)，并通過近存計算架構(gòu)優(yōu)化存儲與計算的協(xié)同效率。其研發(fā)的智慧大腦芯片將存儲單元與AI計算模塊深度融合，顯著提升機(jī)器人在環(huán)境感知、多模態(tài)決策中的實時數(shù)據(jù)處理能力。
東芯股份其NAND Flash產(chǎn)品在人形機(jī)器人領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，東芯股份的3D NAND Flash技術(shù)提供了大容量和高性能的存儲解決方案，適用于機(jī)器人操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的存儲需求等。
03、傳感器與MCU：感知與控制核心
在人形機(jī)器人領(lǐng)域，圖像傳感器提供高分辨率視覺感知，IMU傳感器實現(xiàn)精準(zhǔn)運動控制，高性能MCU協(xié)調(diào)多部件實時決策，共同推動機(jī)器人在環(huán)境感知、動作執(zhí)行等方面的突破。
上述關(guān)于兆易創(chuàng)新，除存儲芯片外，兆易創(chuàng)新的加速度計、陀螺儀等傳感器用于機(jī)器人運動姿態(tài)檢測，磁傳感器輔助導(dǎo)航。其MCU產(chǎn)品（GD32系列）以高性能和低功耗特性，支持機(jī)器人多傳感器數(shù)據(jù)融合與實時決策。
韋爾股份聚焦AI視覺與圖像傳感器，強(qiáng)化機(jī)器人環(huán)境感知能力。其領(lǐng)投愛芯科技（AX630A芯片量產(chǎn)），支持物體檢測、人臉識別等任務(wù)，提升機(jī)器人視覺處理效率。此外，其還投資普諾飛思（神經(jīng)擬態(tài)視覺傳感）和九天睿芯（感存算一體芯片），探索低功耗、高動態(tài)范圍的視覺解決方案。作為機(jī)器人“眼睛”，韋爾股份CMOS傳感器已應(yīng)用于多類機(jī)器人，未來將進(jìn)一步優(yōu)化低功耗與數(shù)據(jù)處理性能。
禾賽科技則專注于提供高性能3D激光雷達(dá)，解決機(jī)器人導(dǎo)航與避障難題。該公司推出JT系列激光雷達(dá)（如JT16），具備360°超半球視野、厘米級精度及低功耗設(shè)計，適配人形機(jī)器人復(fù)雜環(huán)境需求。其已與國內(nèi)外多家機(jī)器人公司合作，覆蓋導(dǎo)航SLAM、障礙物識別及高危場景作業(yè)（如礦山勘探），與攝像頭形成互補感知方案。
觸覺感知方面，士蘭微依托MEMS工藝優(yōu)勢，開發(fā)高靈敏度壓力傳感器，用于機(jī)器人手部、足部等關(guān)鍵部位，實現(xiàn)力控與安全協(xié)作。結(jié)合MCU與傳感器設(shè)計，提供一體化解決方案，適用于人形機(jī)器人精細(xì)操作（如抓取、裝配）。
MCU協(xié)同控制方面，極海微（納思達(dá)子公司）布局全面，涵蓋關(guān)節(jié)控制MCU、編碼器芯片、小腦計算芯片、BMS管理MCU，以及視覺雷達(dá)傳感器和力矩傳感器，覆蓋人形機(jī)器人的實時控制、通信管理及多模態(tài)感知需求。
蘇州固锝則通過參股蘇州明皜傳感，涉足運動傳感器、壓力傳感器研發(fā)，適用于機(jī)器人姿態(tài)監(jiān)測。其自身具備光學(xué)、運動傳感器封裝技術(shù)，為機(jī)器人傳感器量產(chǎn)提供支持，未來或拓展至IMU（慣性測量單元）封裝。
04、第三代半導(dǎo)體GaN：伺服控制革命
人形機(jī)器人集成多種子系統(tǒng)，在等同人類體積內(nèi)保持復(fù)雜系統(tǒng)平穩(wěn)運行，難滿足尺寸和散熱要求，其中伺服控制系統(tǒng)空間受限最大。約40個伺服電機(jī)及控制系統(tǒng)分布于機(jī)器人身體各部位，手部可能集成十多個微型電機(jī)，不同部位電機(jī)電源要求不同，且與傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)相比，人形機(jī)器人伺服系統(tǒng)控制精度、尺寸和散熱要求更高。而GaN可以實現(xiàn)更精確的控制、減少開關(guān)損耗，并且其尺寸更小。
近期，中科半導(dǎo)體團(tuán)隊推出了首顆基于氮化鎵（GaN）可編程具身機(jī)器人動力系統(tǒng)芯片。中科半導(dǎo)體的GSC01芯片采用GaN HEMT工藝，在48V供電下實現(xiàn)100kHz PWM頻率，相比傳統(tǒng)MOSFET方案體積縮小60%，已應(yīng)用于傅利葉智能GR-1的髖關(guān)節(jié)驅(qū)動。
英飛凌的IMZ120R045M1 GaN模塊通過同步整流技術(shù)，將伺服驅(qū)動器效率提升至99.2%，在醫(yī)療機(jī)器人中實現(xiàn)連續(xù)10小時無故障運行。英飛凌認(rèn)為，隨著機(jī)器人技術(shù)集成自然語言處理（NLP）和計算機(jī)視覺等AI先進(jìn)技術(shù)，氮化鎵將為打造更高效、更緊湊的設(shè)計帶來必要的能效?；贕aN的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)能提供優(yōu)異能效和性能、更高功率密度、更少電機(jī)損耗和更高速的開關(guān)能力。
另外，在技術(shù)突破方面，臺積電的28nm GaN-on-Si工藝實現(xiàn)1mΩ·mm2比導(dǎo)通電阻，支持人形機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊集成度提升3倍；華為海思的GaN驅(qū)動芯片通過數(shù)字預(yù)失真技術(shù)，將電機(jī)電流紋波降低至0.5%，保障機(jī)器人運動平滑性。
05、結(jié) 語
根據(jù)TrendForce集邦咨詢的研究，2025年各機(jī)器人大廠逐步實現(xiàn)量產(chǎn)的前提下，預(yù)估2027年全球人形機(jī)器人市場產(chǎn)值有望超越20億美元，2024年至2027年間的市場規(guī)模年復(fù)合成長率將達(dá)154%。
總體而言，人形機(jī)器人蓬勃發(fā)展，賽博朋克照進(jìn)現(xiàn)實，有望帶動半導(dǎo)體多產(chǎn)業(yè)鏈迎來新的發(fā)展機(jī)遇。
