标签: 国产芯片

MCU有各种各样的外设：定时器和看门狗、UART收发器、I2C总线、SPI总线、GPIO、ADC、SW-DP调试端口、温度传感器等，之所以能有条不紊的稳定运行，都离不开统一的时钟。因为时钟是MCU的脉搏，CPU执行指令、访问数据、DMA搬运、状态变换等动作都离不开系统时钟，串口数据收发、A/D转换、定时器计数等外设工作也是在时钟的驱动下完成的。 图1. MM32F003时钟源 另一方面，如果时钟系统出现问题，例如振荡器不起振、振荡不稳、停振等，那后果也是致命的。以下我们以32位arm Cortex M0核心的MM32F003为例，介绍MCU外接晶振究竟该如何选择。 MCU数据表中的建议 系统时钟一般由时钟源(Clock source)，总线时钟(Bus clock)和外设时钟(Peripheral Clock)。MM32F003时钟源包括三部分：高速内部时钟（HSI）、低速内部时钟（LSI）、高速外部时钟（HSE）。其中，HSE振荡器的频率位2-24MHz。 图2. MM32F003数据表提供的HSE 2-24MHz特性 根据MM32F003数据表，高速外部时钟(HSE)可以使用一个2～24MHz的晶体/陶瓷谐振器构成的振荡器产生，布线时谐振器和负载电容必须尽可能地靠近振荡器的引脚，以减小输出失真和启动时的稳定时间。 振荡器元件的选择 MM32F003数据所给出了典型外部元器件，以及通过综合特性评估得到的结果。具体应用中，需要我们根据晶体/陶瓷谐振器制造商提供的详细参数 (频率、封装、精度等)设计振荡电路。一般情况下，这些数据由综合评估得出，不在生产中测试。 图3. 8MHz石英晶体谐振器的典型应用 首先，我们应该应该确定谐振器应该采用石英晶体谐振器、晶体振荡器，还是陶瓷谐振器？按照MCU厂商的图示，内部已经集成了两个电容器的谐振器一般是陶瓷谐振器，或者晶体振荡器。不过，前者频率精度及频率稳定性是否符合终端产品要求需要仔细考虑，后者的价格估计会让大家望而却步。 这里，我们选择了8MHz采用石英晶体谐振器（Xtal），因为同时符合性能、价格考量。 接下来，我们构建振荡器电路。根据MM32F003数据表建议，对于CL1和CL2使用高质量的、为高频应用而设计的 (典型值为)5pF～25pF之间的瓷介电容器，并挑选符合要求的晶体或谐振器。通常CL1和CL2具有相同参数。晶体制造商通常以CL1和CL2的串行组合给出负载电容的参数。在选择CL1和CL2时，PCB和MCU引脚的容抗应该考虑在内(可以粗略地把引脚与PCB板的电容按10pF估计)。 RF一般单片机会给出，不需要自己计算或测试。相对较低的RF电阻值，能够可以为避免在潮湿环境下使用时所产生的问题提供保护，这种环境下产生的泄漏和偏置条件都发生了变化。但是，如果MCU是应用在恶劣的潮湿条件时，设计时需要把这个参数考虑进去。 tSU(HSE)是启动时间，是从软件使能HSE开始测量，直至得到稳定的8MHz振荡这段时间。这个数值是在一个标准的晶体谐振器上测量得到，它可能因晶体制造商的不同而变化较大。 有些MCU还有一个低速外部时钟（LSE），这就需要再外接一个低速晶振，例如32.768kHz晶振。MM32F003没有这个接口，我们就不讨论了。

冬天天气干燥，加湿器成为居家必备的小电器。这些加湿器一般采用陶瓷高频雾化片，将水雾化成1-5μm的超微粒子，达到雾状感觉。其中，陶瓷雾化片的频率常用有3MHz、2.4MHz、1.7MHz或者110kHz，本方案采用1.7MHz。 方案特点 该系统以HS23P3411为控制核心MCU，通过内置16MHz主频PWM分频输出接近雾化片谐振频率(1.7MHz)的方波，占空比40%，经过三极管推挽电路驱动MOS管，使雾化片工作在谐振频率附近，通过AD采样雾化片两端的电压来判断是否工作在谐振频率。 传统的加湿器每个振荡片都是通过人工调节，使电路的频率达到每个振荡片的谐振频率附近。这样的做法不仅费时费力，生产效率不高而且随着使用时间的推移，振荡片的谐报频率还会发生偏移，如果不手动进行调节，那么加湿器的雾化效果就会变得很差。 基于HS23P3411 MCU开发的加湿器，可以自动追频到谐振点。雾化片两端的电压和它的振荡频率的关系呈正太分布。通过电压与频率的变化关系，利用软件算法可实现最佳频率点追踪，让雾化片始终工作在最佳频率点。 加湿器电路原理图 基于HS23P3411单片机开发的加湿器，利用雾化片有水时和无水时的电压特性变化来检测是否有水。正常工作时，雾化片的震荡电压稳定在一个正常的范围内，且变化不大。水量减少到一定程度或无水时，振荡片两端电压会突然增大或上升，通过这样一个变化规律来确定加湿器是否有水。 样机几 BOM表 为了省电，本方案电流可根据客户要求调整，需要注意的是，出雾量也会随着电流的减小而减小。 本方案BOM核心元器件为HS23P3411 8主控芯片、AP15N10D MOS管、1.7MHz雾化片。 HS23P3411 为8位MCU芯片，内置可校准16MHz振荡器(最大可配置为24MHz频率，且频率可通过寄存器软件调节)，这个主频可变特性可以很好应用在加湿器应用。HS23P3411采用低耗高速CMOS工艺制造，内部包含一个12位的ADC，一个2K*16-bit的EPROM。HS23P3411，2K的ROM空间可以写一些可靠的算法以及一些拓展功能。12位高精度快速AD可以快速准确的采样电压、电流信号。 AP15N10D是栅极电压为4.5V的MOS管，VDS为100V，VGS为±20V，主要用于电源管理、负载切换和PWM应用。 1.7MHz雾化片的精度为士50KHz误差，也就是1.65MHz-1.75MHz之间，所以每个雾化片的谐振频率是不一样的。为了达到最好的雾化效果，需要PWM波驱动的频率在雾化片的谐振频率附近，不能相差太多。

自2020年下半年开始，芯片短缺就成为半导体行业的主旋律。2021年上半年，全球正在经历一轮史无前例的“缺芯危机”，全球汽车累计停产数约为300万辆，通用MCU芯片、手机芯片的供货周期也从3个月延长到12个月，甚至24个月。这固然与新冠疫情、雪灾、火灾等因素有关，但是有一点也很重要，那就是 整个数字经济对芯片的需求大大提升 。 本月初，中国移动以“数即万物 智算未来”为主题的的大会在广州拉开帷幕。 大会上，中国移动旗下芯片子公司中移芯昇（芯昇科技有限公司），发布了首款基于 RISC-V 内核的 MCU 芯片： CM32M4xxR . 为加快物联网布局，使其芯片国产化，中移芯昇聚焦RISC-V内核，进行了多款芯片的研发尝试，完成了RISC-V的综合性能评估、SoC硬件架构适配、工具链适配和底层操作系统移植，目前已形成“通信芯片+安全芯片+MCU芯片”的产品体系。 CM32M4xxR芯片介绍： 本次首推的CM32M4xxR系列MCU芯片，采用32bit RISC-V架构（Nuclei N308内核），最高工作主频144MHz，集成高达512KB嵌入式加密Flash、144KB SRAM。 特性： 支持浮点运算和DSP指令 丰富的高性能模拟功能模块及通信接口 内置4个12bit 5Msps ADC 4路独立轨到轨运算放大器 7个高速比较器 2个1Msps 12bit DAC 支持多达24通道电容式触摸按键 集成多路U(S)ART、I2C、SPI、QSPI、CAN等数字通信接口 内置密码算法硬件加速引擎 通过以上特性可以发现，CM32M4xxR系列MCU芯片和大多数通用MCU类似，具有众多外设功能，能满足市场上大部分设备的需求。 同时，推出了基于 CM32M4xxR 系列 LQFP128 封装的开发板，可通过 Micro-USB 供电，提供 JTAG调试接口与板载 USB 串口，方便用户使用与调试。通过配套的功能扩展板及软件 SDK，可快速进行芯片各外设功能验证，帮助用户进行芯片评估、软硬件技术方案验证，节减用户开发成本。 据本次大会介绍，相比传统物联网芯片架构，此次发布的CM32M4xxR采用RISC-V开源架构，是中国移动首款基于RISC-V内核的低功耗大容量MCU芯片。该系列MCU具备高性能、高可靠、高安全、低功耗的特点，可广泛应用于智能门锁、物联网网关、交互面板、测控终端、学生教育、消费电子相关领域。 同时还透露，未来中移芯昇将继续紧跟5G和物联网发展趋势，围绕RISC-V架构继续开展生态布局，不断推出更多自研芯片产品，将携手更多合作伙伴共创“芯”未来，走向国产“芯”时代！

在今年的5月21日，中国电信发布《中国电信PON设备（2021年）集中采购项目10G-EPON/XG-PON/XGS-PON标包招标资格预审公告》，将采购116万10G PON端口，“双千兆”行业机遇开始凸显。 针对10G PON建设需求，敏芯半导体推出可用于10G PON OLT端的10G 1577nm单模边发射EML激光器产品。该系列采用InGaAsP/InP多量子阱结构设计和BH工艺，具有低阈值、高带宽、高可靠性等特点。芯片正表面提供十进制数字编码用于追溯。所有出货芯片均符合测试规格。 No.1 带宽测试 带宽测试，可达到12G/bs No.2 模块端测试 模块测试调制功率满足6-9dbm 10G 1577nm EML激光器芯片是10G PON产业OLT光模块中最核心的光芯片，提供PON下行数据传输光源。目前大部分市场份额被海外芯片占据，敏芯半导体推出该产品后将进一步增强国产芯片的竞争优势，提升“中国芯”市场份额。 除可提供芯片外，敏芯半导体针对该产品还可提供COC以及TO56-CAN封装解决方案，可支持CPON/XGS-PON/10G EPON等多种规格需求。 来源：敏芯半导体

中兴禁运事件发酵仅需一日，就站上了全球通讯行业的舆论风口。 人民日报火速发表评论：《发展国产芯片，这事不能再拖了》、《中国将不计成本加大芯片投资》。 然随后芯片工程师“中国的芯片有多烂，工作十年的工程师告诉你，别再认为自己在中国做芯片很牛逼了。”的口水大有一泻千里之势。 “10年来我做工程师赚的钱，只有房产升值的零头，我有10年的技术经验，但中国并不需要什么经验丰富的工程师，中国只有工厂，需要工人，10年前我毕业时如此，现在依然，甚至还倒退了。” 中兴之哀：不仅是央央国企轰然倾倒的乏身无术，更刺痛了国民不能接受而不得不接受的缺“芯”事实。 一夜间，据说“集成电路”企业利润达2000万即可上市，还有快速通道。 只能说......是托了中兴的福。 中美贸易摩擦的大背景下，美国利用中国在基础芯片、软件领域的技术欠缺，希望通过封杀中国企业增强自己在谈判桌上的筹码。 这也让我们看到中国在核心技术、科技创新方面的薄弱，这正是中国产业的“痛点”。 商业模式的热钱，房地产的高涨，是时候为高科技让路了。 在高科技产业基础的芯片半导体领域，人才和技术是集成电路发展的核心。 “人才是第一资源”，中国高等教育电子设计人才培养刻不容缓。 在电子设计人才培养领域，迈威科技一步一脚印，致力于高校公共培训教育平台中心建设与打造，融合了现代信息化教学装备与系统、基于人工智能的考试认证云平台、电子设计教学与就业整体解决方案典型应用。 众所周知，PCB板级设计--数字芯片--模拟芯片，涉及到的技术是逐级上升的。 而第一层次的PCB设计属于电子设计的应用级别，迈威科技便是在高速PCB设计领域不断提速对提升电子设计人才培养质量的创新探索，正为培养高水平应用型的电子设计人才不懈努力。 “核心技术靠化缘是要不来的，只有自力更生。” 这场贸易大战揭露了中国缺“芯”的事实，但我们相信文化自信可以安抚工程师吐槽的愤懑。 不管外界如何纷扰，加大真正的自主研发、自主创新，人才培养投入力度，才是当务之急，一日不可懈怠。