3D打印，把芯片也帶火了

3D打印，在最近又火起來了。就比如，號稱3D打印界iPhone的拓竹表現就非常火爆。

之所以火起來，一方面，3D打印國產核心部件取得突破，AI技術快速發展，整體成本不斷下降，另一方面，政策不斷驅動產業化發展。國家統計局數據顯示，2025年，我國3D打印設備產量同比增長52.5%。

其中，以消費級3D打印機發展最快，國金證券預計2026年消費級市場將迎來“二次加速”。

雖然目前消費級3D打印機的整體滲透率尚不足1%，卻已展現出高達28.8%的年復合增長率，今年行業預估全球銷量有望沖擊千萬臺級別。受益于商業航天、消費電子產品，工業3D打印也在爆發。

隨著3D打印的爆火，芯片行業也迎來的全新機遇。一些芯片廠商提前嗅到了商機，不斷加大布局。今天，EEWorld就來盤點一下，那些布局3D打印的廠商。

3D打印的芯片方案，變了

對于3D打印機，芯片方案是關鍵。在高速打印成為核心的背景下，電機轉速不斷提升的同時對震動抑制、噪音控制與溫升管理提出更高要求。整機系統對主控算力、接口資源與實時控制能力的需求明顯提高。

在這一背景下，傳統的MCU+多顆專用驅動IC的電機控制模式逐漸顯現出成本與靈活性方面的局限。多電機結構意味著多顆驅動芯片疊加，造成BOM成本上升，同時硬件架構固定，難以支持差異化功能擴展。因此，行業開始加速推廣高性能MCU+H橋電路的控制架構，通過整合驅動功能，以軟件算法替代部分專用硬件，實現控制能力的集中與系統結構的簡化。

此外，一臺性能出色的3D打印機不僅需要強大的主控算力，還需要大容量存儲、精準的模擬器件和傳感器的支撐。因此，行業開始從單一芯片轉型到全棧解決方案。

這些廠商，布局3D打印

• 兆易創新

兆易創新最近表示，針對Cortex-M33/M4檔位的產品，公司通過產品迭代實現性能升級，例如GD32F503系列承接GD32F303的市場定位，在保持豐富資源的同時提升性能；在高性能領域，則通過GD32H77D/779系列作為GD32H737/757系列的升級，為高速、高精控制提供更充裕的算力空間。這種分層規劃，使客戶能夠在統一技術體系下完成產品升級。

具體方案層面，以GD32H737為代表的Cortex-M7內核高性能MCU主頻可達600MHz，擁有豐富的定時器資源與多路ADC通道，ADC精度可達14bit，能夠同時驅動四軸甚至更多路步進電機。依托高性能MCU的算力優勢，兆易創新的方案可實現更高階的控制算法，提升高低速控制性能：

• 在高速表現上，最高實測可達到1000mm/s速度（2000rpm以上），20000mm/s(2)的加速度；

• 在低速表現上，可實現低速共振抑制功能，主動抑制步進電機諧波干擾轉矩產生的低速共振，降低低速運行的低頻共振噪音和振紋，提高模型表面打印質量。

此外，自研堵轉檢測算法可在歸零階段實現無物理限位開關定位，減少結構復雜度；自研的自適應降電流算法則在非運動軸靜止時降低驅動電流，有效控制溫升與功耗。多個算法模塊在同一MCU平臺內協同運行，使系統控制更加集中高效。

實測結果印證了該方案的優異表現。在小船模型快速打印測試中，包含加熱等待，總耗時15分鐘打印完成；在薄壁模型高速打印測試中，最大速度600mm/s，最大加速度達到11000mm/s(2)；在50×50×50mm立方體模型打印測試中，最大速度500mm/s，最大加速度12000mm/s(2)，打印精度±0.1mm。

除了MCU，兆易創新還提供SPI NOR/NAND Flash、GD30DR30系列H橋、GD30AP系列運放，構建了全棧解決方案。

• 國民技術

去年，國民技術也重點介紹了其產品在3D打印機領域的應用。國民技術表示，　近年來，3D打印技術發展迅猛，從工業制造到醫療領域，從建筑設計到文化創意，其應用范圍不斷擴大，正深刻改變著傳統生產模式。而作為3D打印機的“大腦”，MCU的性能和功能直接影響著打印精度、速度和穩定性。國民技術推出的N32H487系列MCU，憑借其強大的性能、豐富的外設接口和高可靠性，為3D打印機提供了極具潛力的解決方案。

根據國民技術介紹，N32H487有三大特點，符合3D打印機需求：

一是高性能，為3D打印注入強勁動力。N32H487系列MCU基于ARM Cortex-M4內核，主頻240MHz，集成了浮點運算單元（FPU）和數字信號處理（DSP）指令集，能夠輕松應對3D打印過程中復雜的路徑規劃、運動控制和數據處理任務。其內置的512KB Flash存儲器和192KB SRAM，為復雜的3D打印算法和模型數據提供了充足的存儲空間，確保打印過程流暢穩定。

二是豐富外設，構建完整3D打印生態系統。N32H487系列MCU集成了豐富的外設接口，包括USB、CAN、Ethernet、I2C、SPI、UART等，能夠方便地與各種傳感器、執行器和通信模塊進行連接，構建完整的3D打印生態系統。

支持多路PWM輸出和編碼器接口，可精準控制步進電機或伺服電機，實現高精度的三維運動控制，確保打印模型細節清晰、表面光滑；支持USB、Ethernet等高速通信接口，可實現與上位機的快速數據傳輸，提高打印效率；支持觸摸屏、LCD顯示屏等外設，為用戶提供友好的人機交互界面，方便操作和監控打印過程。

三是高可靠性，保3D打印穩定運行。3D打印過程通常需要長時間連續運行，對MCU的可靠性提出了極高的要求。N32H487系列MCU采用先進的工藝設計和嚴格的測試流程，具有優異的抗干擾能力和穩定性，能夠保障3D打印機長時間穩定運行。

• 先楫

先楫在高速3D打印機方面也有專門的定制化方案。其HPM6280高性能CPU，內置FOC算法+H橋驅動芯片，以50K電流環頻率實現4軸步進電機開環控制，步進電機速度>1200RPM。該方案是專業為3D打印行業訂制，也適合舞臺燈光、雕刻機、飛達、橫機等行業應用。

該行業定制化方案相比3D打印行業傳統TMC控制方案，具有高速打印、低系統成本、高同步性的優勢。

該方案提供產品級步進算法，基于FOC的步進控制，電機速度和加速度可達1500rpm和2.4G，電機算法自主，通過系統設計降本增效，開放方案原理圖和電機庫文件等。此外，先楫擁有完善、及時的技術和商務支持能力。

• ADI

提到3D打印機，一定少不了ADI的 Trinamic，其產品方案在3D打印機界是標桿的存在，其主要能解決一個難題——噪音。

通常，為了解決噪音問題，使用開環的步進電機做驅動，會導致存在精度低、速度慢、易失步、噪聲大、功耗高、易振動的問題，體現到3D打印機上就是打印速度較慢，一旦調高速度就容易發生電機失步出現打印毛刺，精度和成功率大幅下降，同時存在較大的打印振動和共振噪聲。此外，3D打印步進電機無反饋時，電機的高速運轉、突如其來的負載或增壓可能會影響到步進電機的正常工作，從而出現丟步的情況。除了高速及負載可能造成丟步外，電機的加減速及系統的慣性，也會造成丟步的發生，這些都是3D打印步進電機開環控制的缺陷。

ADI Trinamic推出了一系列解決方案。最初的電機驅動芯片TMC2100/2130，因為其出色的靜音能力在3D打印界享有盛譽。隨后推出TMC2208為3D打印、相機、掃描儀和其他自動化設備應用提供集成的電機驅動器解決方案，該設備具有集成的微步進分度器，完全無噪聲的電流控制模式StealthChop2，旨在驅動雙極步進電機。不同于其他的斬波器，StealthChop2在無需配置的提前下，能讓3D打印機的噪音下降了15dB甚至更多。對于高性能的3D打印機，不同電流以及較大電壓的需求，ADI Trinamic也從未停止創新。比如該系列的新款TMC2209，就支持更大的電流，并且也符合更小的工作電壓。

在精度控制上，步進電機的閉環控制有著校驗步數、防止丟步、堵轉檢測、力矩控制等關鍵技術，其穩定性更好、精度更高，同時具備高響應、高速性，能夠彌補這樣的缺陷。在精度尤為重要的3D打印機行業，面對更高精度及高速的運動控制要求，ADI Trinamic推出無傳感器及小體積的更高性價比驅動方案。

• TMC4361+TMC2130/TMC5130（小功率）

• TMC4361+TMC2160/TMC5160（大功率）

值得注意的是，Trinamic優勢還有很多。相比傳統電機驅動器需要開發者自行編寫控制算法并將其嵌入MCU中，同時還需要設計功率級電路，Trinamic將復雜的控制算法集成到硬件中，開發者只需動態更改寄存器設置即可實現高性能電機。由于無需編寫復雜的算術處理，因此可以輕松開發多個通道的同步作業。此外，Trinamic系列還提供內置功率級。

• NXP

大聯大旗下世平此前推出過基于恩智浦（NXP）LPC5528芯片的3D打印機方案。方案核心主控采用的LPC5528是NXP旗下的一款主流MCU，其搭載Cortex-M33內核，主頻可達150MHz。在內存選項上，該MCU擁有512KB片上Flash和256KB RAM。此外，LPC5528外設資源豐富，內嵌有多個Timer，多路PWM和多種通信接口，支持16位的ADC，可擴展多種功能。

此外，大聯大世平還發布了“恩智浦RT1050高性能MCU+華邦存儲芯片+納芯微H橋驅動+圣邦微電源管理三件套+杰華特穩壓模塊”的全鏈路國產化Klipper打印平臺。該方案通過五大本土芯片協同，實現主控響應速度提升40%且BOM成本壓縮30%，為亞太市場提供可量產的進口替代選擇。

MCU板采用NXP RT1050 MCU和華邦W25Q80 Flash。其中，RT1050基于Cortex-M7內核，主頻600MHz，配備512KB SRAM；W25Q80 Flash具有較強的讀取性能。

驅動板由2個納芯微NSD7312 H橋驅動IC和2個圣邦微SGM8651運算放大器組成。納芯微NSD7312是一款直流有刷電機驅動芯片，其內置功率N-MOSFET并為功率級提供供電欠壓保護、過流保護、過溫保護等多種功能。此外，該產品可提供3.6A峰值電流，支持PWM電流調制功能，在電機啟動和堵轉時能夠有效降低對輸入電容的需求。圣邦微SGM8651是一款高精度、低噪聲、低失真的電壓反饋型運算放大器，具備50MHz的高增益帶寬和66V/μs的快速轉換速率，能夠處理高速信號并快速響應變化。

底板采用圣邦微SGM61410同步降壓穩壓器、SGM2059 LDO穩壓器以及杰華特JWH5141F同步降壓穩壓器。其中，SGM61410同步降壓穩壓器以在5V至42V的寬輸入電壓范圍內，輸出高達600mA的電流。它適用于各種高輸入電壓的工業或汽車應用，此外，14μA的低靜態電流和僅0.6μA的超低關斷電流使其成為電池供電應用的理想選擇。SGM2059是一款低VIN、超低噪聲、高PSRR、低壓差線性穩壓器。其工作輸入電壓范圍為1.1V至5.5V，適用于需要低噪聲和快速瞬態響應電源的應用。杰華特JWH5141F是高性能同步降壓穩壓器，具有多種保護功能，可確保系統的可靠性。

• ST

ST很早就關注到了3D打印機領域，STSPIN8系列的STSPIN820在18年開始就已經支持3D打印機。根據ST在18年的說法，3D打印性能實現如此巨大的飛躍關鍵在于意法半導體的STSPIN820步進電機驅動器IC。STSPIN820嵌入了針對工業應用開發的高速電機控制輸入電路和算法，還在尺寸極小的4mm x 4mm QFN封裝內集成強大的1.5Arms輸出級，內置全面的保護功能，包括欠壓鎖定、過流/短路保護和熱關斷，保證工業設備的耐用性。

此外，ST可提供品類齊全的功率MOSFET、STSPIN單片式電機驅動器、高性能STM32微控制器和微處理器、眾多AC-DC和DC-DC電源管理和供電解決方案、一系列運動、環境和測距傳感器以及連接解決方案，以幫助客戶設計高性能的電機控制解決方案。此外，ST在官網也提供了STEVAL-3DP001V1等參考設計。

• TI

除了驅動，TI的DLP在3D打印領域也是不可不提的芯片技術。DLP技術在3D打印領域有著廣泛的應用場景，包括快速原型設計、適用于工具和鑄造的模具制造，以及直接進行零件制造等，能夠滿足不同行業的多樣化需求。

DLP技術在3D打印領域具備諸多突出的特性和優勢：其可編程微鏡能夠一次性曝光整個圖層，這不僅讓構建速度遠超逐點技術，實現了高吞吐量，還無需配備打印頭，且打印速度不受設計復雜性或零件數目的影響；同時，它可呈現具有緊湊微鏡尺寸的高分辨率圖案，涵蓋7μm、10μm、13μm等規格，能夠實現微米級特性，達到高精度標準，且層厚度可輕松調整；在光學效率方面，其在363nm至700nm的波長范圍內具備高光學效率，可固化多種光電聚合物及樹脂；加之經實際驗證的可靠性，基于DLP的技術能夠在擴展的占空比下實現良好的耐用性，并穩定輸出一致的結果。

針對3D打印的DLP設計，DLP芯片組擁有不同的DMD尺寸、像素間距、分辨率及其他規格，同時DLP產品還提供專門用于UV曝光的器件。在實際應用中，理想的DLP芯片組選擇，主要取決于所需的物體特征尺寸、構成圖案速度以及固化樹脂所需的波長，需結合具體需求進行合理選型。

總結

據《中國電子報》報道，3D打印正加速“入戶”，從極客玩具蛻變為家庭創意工具。在技術層面，AI輔助建模、多色多材料打印與家電化設計破解了“上手難、體驗差”的瓶頸；在渠道與生態層面，專業廠商與跨界品牌雙向賦能，疊加電商平臺的內容教育與線下體驗布局，持續拉低消費門檻、破除認知偏見。隨著千元級機型普及與場景應用從“興趣實驗”延伸至親子教具、生活物件乃至小微創業，消費級3D打印已站在規模化普及的前夜，有望成為繼智能音箱、掃地機器人后又一個走進千家萬戶的科技消費品。

除此之外，工業級3D打印機不再只是產品開發階段的輔助工具，而是逐漸轉變成生產核心。從產品驗證、小批量制造到定制化生產，越來越多企業開始把工業級3D打印機納入正式生產體系。

在這樣的發展之下，中國市場的結構性變化尤為顯著。消費級市場方面，2024年全球消費級3D打印機市場CR4達71%，前四家均為中國廠家。工業級市場方面，美國、中國、德國的工業級3D打印機裝機量分別以31.0%、11.5%、8.0%的份額居全球前三。

3D打印發展大勢已至，芯片也迎來了新的市場機遇。

參考文獻

[1]新華網：https://www.news.cn/tech/20260202/57023cc78e0a42d2b44308708872b5d2/c.html

[2]兆易創新：https://www.gigadevice.com.cn/about/news-and-event/blog/gd32-mcu-solution-performance-upgrade

[3]大聯大：https://www.eeworld.com.cn/gykz/hisic633505.html

[4]ST：https://www.st.com.cn/zh/applications/industrial-tools-motor-drives-and-equipment/3d-printers.html

[5]ST：https://www.st.com.cn/resource/zh/brochure/brochure_motor_control.pdf

[6]國民技術：http://www.hisemic.cn/redian/519.html

[7]國民技術：https://www.nationstech.com/uploads/CN_DS_N32H487SeriesDatasheetV1.0.0.pdf

[8]先楫：https://www.hpmicro.com/industry-applications/industrial/3

[9]駿龍電子：

[10]ADI：

[11]TI：https://www.ti.com.cn/cn/lit/po/zhct314f/zhct314f.pdf

[12]中國電子報：https://mp.weixin.qq.com/s/cT_M8kllKfk8ivRyLx7wZw

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