具身智能市場，從未有 2025年般熱鬧。

作為具身智能最為重要的物理形態(tài)，人形機器人先是開年的北美CES和中國的央視春晚上展現(xiàn)風采。隨后，人形機器人逐漸具備群體智能，能夠協(xié)同處理家務勞動，甚至應用于工廠作業(yè)。

國內企業(yè)優(yōu)必選將群體智能技術引入人形機器人中，來源：優(yōu)必選

人形機器人并不是一個新事物。早在上世紀70年代便開始技術探索，早稻田大學陸續(xù)推出雙足步行機器人WAP-1和 WABOT-1。但此后的50年間，人形機器人一直未能解決“智能”的痛點，只能通過編程實現(xiàn)特定的動作，但在應對場景泛化時顯得束手無策。50年后得益于AI技術的發(fā)展，以人形機器人為代表的智能體能夠快速適應不同的場景，并具備自學習能力，成為真正的具身智能。

繼Figure發(fā)布Helix模型后，國內企業(yè)智元機器人發(fā)布GO-1模型，加強場景泛化能力。來源：智元機器人

對于具身智能的未來，摩根士丹利更是直言，到2050年僅國內具身智能市場規(guī)模將達到萬億。作為對比，汽車產業(yè)作為第一大支柱產業(yè)，2023年國內年總產值也僅僅超過10萬億人民幣，具身智能未來的市場空間不亞于再造一個汽車產業(yè)。這也是為什么具身智能的產業(yè)鏈中過半的企業(yè)來自于汽車產業(yè)。

當然，除了市場規(guī)模的驅動外，更多的驅動因素其實來自于技術和產業(yè)協(xié)同層面。具身智能技術與汽車同源，具身智能迫切需要借助成熟的汽車產業(yè)基礎實現(xiàn)快速的技術迭代和規(guī)?；当荆芍^“雙向奔赴”。

這其中國產供應鏈的加入起到了重要的推動作用，尤其在執(zhí)行器領域，如人形機器人的關節(jié)模組和靈巧手。這主要得益于國內新能源汽車行業(yè)在全球獨樹一幟的發(fā)展速度，培育了完整且規(guī)模龐大的電機及電機控制、傳動產業(yè)鏈資源。

根據(jù)摩根士丹利統(tǒng)計，中國在“身體”部分的企業(yè)占比最高。來源：摩根士丹利，《Humanoid 100》

作為中國新能源汽車發(fā)展最重要的一環(huán)，國產芯片也在助力具身智能產業(yè)快速發(fā)展。得益于在汽車行業(yè)已經經過大規(guī)模量產的考驗，國產芯片在具身領域不再需要彌補后發(fā)的劣勢，與外資芯片站在了同一起跑線上。

在具身智能中，芯片約占總成本的5%-10%。如果以整體萬億規(guī)模的市場空間測算的話，芯片的成本約為千億規(guī)模。其中，在多自由度帶動下，電機相關的驅動芯片、傳感器芯片占比最高。

具體與汽車對比來看，具身智能芯片與汽車芯片總體上有40%左右重合度。這其中電源管理和通信芯片復用率高，電機控制中的除電機驅動芯片外，電壓電流位置等檢測芯片基本跟汽車應用的一致，電機驅動芯片不同主要是因為大部分機器人應用的供電電壓會比當前汽車應用的12V電壓高，而且很多應用對精度和采樣速度要求也可能更高。

得益于中國新能源汽車對國產芯片的培育以及在具身智能領域，國內供應鏈積極響應，具身智能為國產車規(guī)芯片企業(yè)帶來巨大機會。納芯微便是其中之一。

在新能源汽車發(fā)展過程中，依托優(yōu)秀的產品技術品質和快速的響應速度，納芯微已經成長為國內頭部車載芯片供應商企業(yè)。截止2024年，納芯微汽車芯片累計出貨量達6.68億顆，2024年汽車業(yè)務營收占比36.88%。并于去年完成對磁傳感器公司麥歌恩的收購，進一步豐富了其芯片布局。

目前納芯微芯片產品已經覆蓋MCU、隔離、通用接口、供電電源、壓力傳感器、溫濕度傳感器、高速接口、ASSP、馬達驅動、功率路徑保護、Serdes等，可覆蓋大多數(shù)人形機器人需求。

納芯微2024年前三季度各產品出貨量增幅，來源：納芯微

為全方位展示具身智能領域芯片的應用以及芯片企業(yè)的機會，本文便以納芯微產品應用為例闡述人形機器人和汽車芯片的關鍵差異點。

01.

40%的可直接復用芯片有哪些？

按照分類，具身智能共由傳感器、關節(jié)模組、控制器、電源和結構件五大部分組成。

關節(jié)模組是具身智能中與汽車差異最大的部件，同時也是最重要且成本占比最高的部件。目前關節(jié)模組的技術形式雖未完全統(tǒng)一，但電機驅動的方案占據(jù)多數(shù)。

特斯拉關節(jié)模組方案，來源：廣發(fā)證券、特斯拉

根據(jù)自由度的不同，一臺完整功能人形機器人其關節(jié)模組占比在40%-60%之間。以特斯拉Optimus為例，全身共有42個關節(jié)，其中旋轉關節(jié)16個，直線關節(jié)14個，靈巧手（空心杯）關節(jié)12個。

特斯拉Optimus關節(jié)模組類型及位置，制表：NE時代

與新能源汽車中所用的電機不同，人形機器人關節(jié)電機多采用無框力矩電機（關節(jié)）和空心杯電機（靈巧手），部分也采用步進電機（如眼球轉動或低成本方案）。

無框力矩電機和空心杯電機的優(yōu)勢都是小型化。無框力矩電機僅需要保留轉子和定子，無需傳統(tǒng)電機的外殼、軸承、端蓋等非核心部件，中空的方案也可以允許線束直接穿過。空心杯電機則是轉子中沒有鐵芯。

兩者在技術類型為BLDC或者BDC，而汽車芯片通常設計用于驅動和控制這類電機。因此在柵極驅動、傳感器、通訊方面可以直接復用汽車芯片。

具體來看，控制部分由MCU主導，通過PWM信號控制驅動芯片實現(xiàn)電機轉動，然后配合多種傳感器，如霍爾電流傳感器、角度傳感器、位置傳感器進行位置反饋，實現(xiàn)各關節(jié)的精確控制。

電機控制框圖，來源：納芯微

具體在產品選擇上，在柵極驅動部分，納芯微NSD262x等柵極驅動器可直接應用在人形機器人電機驅動中。

在傳感器及信號鏈芯片中，納芯微NSM201x, NSM211x, NSM203x，MT951x, NSM2311為霍爾電流傳感器，NSI1400, NSI1300, NSI1200C, NSI1312, NSI1311為隔離放大器，NSCSA240、NSCSA21x為高精度電流檢測放大器，以上三種電流檢測方案配合NSOPA8xxx系列運放實現(xiàn)關節(jié)模組的電流檢測。NST1001、NST1002、NSHT3x等為溫濕度傳感器，用來進行溫度和濕度檢測。NSM301x，MT65xx，MT6835，MT6826s為磁性角度傳感器，MT910x為線性位置傳感器，MT83xx，MT89xx為開關位置傳感器，用于獲取角度和位置信息。NSA/C9260x、NSA/C2860x為壓力傳感器用于檢測壓力。

以上傳感器及信號鏈芯片可以針對人形機器人內部系統(tǒng)運轉所輸出和輸入的數(shù)據(jù)進行全方位的采集，完成控制閉環(huán)。以提升人形機器人穩(wěn)定性，支持完成各類高難度動作。

并且以上芯片目前均已實現(xiàn)量產，可直接選型應用，無需進行單獨開發(fā)，滿足快周期要求，并且降低開發(fā)成本。

另外一個快速復用的芯片領域是通訊。

和汽車類似，人形機器人同樣分為中央控制單元和關節(jié)控制單元，即“大腦”和“小腦”?！按竽X”主要負責自主學習、規(guī)劃和決策，“小腦”則主要負責運動控制。彼此之間協(xié)同控制就需要用到通訊技術。此外，在“小腦”和分布式傳感器的通信中也需要用到通訊技術。

當前具身智能通訊技術同樣呈現(xiàn)多樣化，大小腦之間的通訊以CAN、以太網為主，分布式傳感器之間的通訊多為RS-485或者RS-422，SerDes則主要用于攝像頭和主控之間的高速通信。

在納芯微產品系列中，NSI83086、NSI83085、NCA3176、NSIP83086均可用作RS-485通訊。NCA1051A, NCA1042B, NSIP1042, NSI1050, NSI1042用作CAN通信連接。NSI82xx系列則用于隔離、保障通信的穩(wěn)定性和抗干擾性。加串器芯片NLS9116和解串器芯片NLS9246可用于攝像頭和控制器中高速數(shù)據(jù)傳輸。此外，為了進一步保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，以及為其他元件提供基準支持，還需要用到電壓監(jiān)控元件。納芯微NSR7808可以進行電壓監(jiān)控與系統(tǒng)保護，NSREF30/31xx系列則可以為電壓基準源提供參考電壓。

納芯微首款SerDes芯片組布局，加串器芯片NLS9116和解串器芯片NLS9246。來源：納芯微

02.

電源類芯片與汽車同步發(fā)展

在電源系統(tǒng)中，人形機器人與新能源汽車最大的差異在于電壓平臺。雖然兩者均采用鋰離子電池，但電壓平臺卻明顯不同。目前汽車主流的電壓平臺為高壓（超300V）以及低壓12V。人形機器人雖然電壓平臺尚未統(tǒng)一，但基本在48V電壓平臺范圍內。如特斯拉Optimus為52V，宇樹科技H1為67.2V。當然，48V電壓平臺對汽車并不陌生。此前，在底盤和動力系統(tǒng)中，已經大規(guī)模應用48V電壓平臺用于驅動，但其控制系統(tǒng)依然為12V電壓平臺。

特斯拉Optimus電池電壓為52V，電量為2.3kWh，類型為圓柱電池

近年來，隨著特斯拉的帶動，整車低壓平臺控制器全面由12V向48V升級趨勢。從這個方向來看，具身智能和汽車在全面48V升級趨勢下，進展幾乎同步。

相對而言，在48V電壓平臺下，包括驅動芯片MOSFET在內，汽車產業(yè)已形成完善的生態(tài)鏈。當前唯一較為薄弱的領域是電源芯片，主要受48V電壓平臺應用進展的影響。在48V平臺下，由于壓差大，LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）損耗較大，因此更常首先使用Buck（降壓轉換器）將48V電壓平臺降至12V平臺之后，為相應的控制器和傳感器等用電單元提供配電。

03.

集成化、高精度要求造成60%的芯片差異

和使用無框電機和空心杯電機的驅動因素一樣，在人形機器人中，受限于關節(jié)電機的空間限制，一般傾向于選擇集成度更高的電機驅動SoC來實現(xiàn)電機控制。如集成高壓LDO、通信接口（一般是CAN或者485通信接口）、MCU、預驅電路，如納芯微的NSUC1602芯片。

NSUC1602芯片內核為ARM Cortex-M3，內部集成3相BLDC預驅動器，能夠支持包括FOC矢量控制或無感六步換相控制的復雜電機算法，可支持最高1.5kW的電機驅動。適用于汽車冷卻風扇、電子水泵等領域。在人形機器人中，NSUC1602芯片可直接應用在12V電壓平臺下，關節(jié)模組中低壓線性/旋轉執(zhí)行器的無邊框電機驅動。

而對于空心杯電機驅動控制而言，通常尺寸要求在φ8mm-φ13mm之間，空間要求更小，如果采用分立方案，在有限的PCB上很難擺放所有芯片，因此更傾向于采用全集成的芯片方案。即除集成預驅外，還集成MOSFET驅動電路，如納芯微的NSUC1610芯片。該芯片內核同樣為ARM Cortex-M3，目前已經在各類車用小電機執(zhí)行器，如各種閥類，空調出風口以及座椅通風功能上實現(xiàn)量產使用。

此外，人形機器人對集成化的要求遠不止于此。除上述兩種芯片的集成方案外，還希望將磁編碼器實現(xiàn)集成，從而進一步提升單芯片集成度。

目前納芯微已經推出相應的解決方案。如通過組合NSUC1610+更小封裝的磁性編碼器MT6701/MT6826S達到極簡的解決方案，用于空心杯電機驅動。組合NSUC1602+磁性編碼器可用于無框電機驅動。

此外，相比于汽車而言，人形機器人的工作環(huán)境更加多樣且復雜，因此對于編碼器而言，除了精度之外還需同步考慮其對惡劣工況的適應性。其中，惡劣環(huán)境更適合磁性編碼器。而在室內環(huán)境中，更傾向采用精度更高的光編碼器。據(jù)悉，納芯微最新磁性編碼器產品MT6901已經開始送樣，在提升精度的同時，滿足對具有挑戰(zhàn)性環(huán)境的要求。

04.

產業(yè)鏈中，人形機器人領域的先發(fā)優(yōu)勢明顯

除了在技術產品方面，人形機器人在供應模式與汽車行業(yè)也有著較大不同。

當前人形機器人產業(yè)處于早期，呈現(xiàn)百花齊放的態(tài)勢。產業(yè)鏈各企業(yè)分工明確，整機企業(yè)更加注重算法的開發(fā)，總成配套企業(yè)則主要提供類似關節(jié)模組之類的總成部件。目前芯片選型更多由總成配套企業(yè)決定，整機企業(yè)尚未出現(xiàn)直接指定芯片。

在產品迭代周期中，人形機器人迭代速度更快。這就要求芯片企業(yè)能夠快速響應市場變化，加速產品升級速度。

但同時，人形機器人又會面臨很強的降本訴求?？梢灶A見，在未來短時間內，硬件的方案將很快得到固化，更多的研發(fā)資源將被投入到大模型算法領域，以提升人形機器人對場景的快速適應，實現(xiàn)其商業(yè)化。

這也就意味著，對于芯片企業(yè)而言，需要在短時間內依托自身技術能力快速進入人形機器人行業(yè)，并在硬件方案不斷成熟的過程中與客戶共同開發(fā)，進行產品升級。同時，還需要不斷擴大產品線和出貨量，滿足多樣化需求的同時降低成本。

很顯然，在客戶支持力度和產品快速迭代方面，國產芯片企業(yè)已經在新能源汽車領域證明其可以很好的滿足客戶訴求。事實上，以納芯微為代表的國產芯片企業(yè)已經在具身智能領域實現(xiàn)搶跑。

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