3D打印，把芯片也带火了

3D打印，在最近又火起来了。就比如，号称3D打印界iPhone的拓竹表现就非常火爆。

之所以火起来，一方面，3D打印国产核心部件取得突破，AI技术快速发展，整体成本不断下降，另一方面，政策不断驱动产业化发展。国家统计局数据显示，2025年，我国3D打印设备产量同比增长52.5%。

其中，以消费级3D打印机发展最快，国金证券预计2026年消费级市场将迎来“二次加速”。

虽然目前消费级3D打印机的整体渗透率尚不足1%，却已展现出高达28.8%的年复合增长率，今年行业预估全球销量有望冲击千万台级别。受益于商业航天、消费电子产品，工业3D打印也在爆发。

随着3D打印的爆火，芯片行业也迎来的全新机遇。一些芯片厂商提前嗅到了商机，不断加大布局。今天，EEWorld就来盘点一下，那些布局3D打印的厂商。

3D打印的芯片方案，变了

对于3D打印机，芯片方案是关键。在高速打印成为核心的背景下，电机转速不断提升的同时对震动抑制、噪音控制与温升管理提出更高要求。整机系统对主控算力、接口资源与实时控制能力的需求明显提高。

在这一背景下，传统的MCU+多颗专用驱动IC的电机控制模式逐渐显现出成本与灵活性方面的局限。多电机结构意味着多颗驱动芯片叠加，造成BOM成本上升，同时硬件架构固定，难以支持差异化功能扩展。因此，行业开始加速推广高性能MCU+H桥电路的控制架构，通过整合驱动功能，以软件算法替代部分专用硬件，实现控制能力的集中与系统结构的简化。

此外，一台性能出色的3D打印机不仅需要强大的主控算力，还需要大容量存储、精准的模拟器件和传感器的支撑。因此，行业开始从单一芯片转型到全栈解决方案。

这些厂商，布局3D打印

• 兆易创新

兆易创新最近表示，针对Cortex-M33/M4档位的产品，公司通过产品迭代实现性能升级，例如GD32F503系列承接GD32F303的市场定位，在保持丰富资源的同时提升性能；在高性能领域，则通过GD32H77D/779系列作为GD32H737/757系列的升级，为高速、高精控制提供更充裕的算力空间。这种分层规划，使客户能够在统一技术体系下完成产品升级。

具体方案层面，以GD32H737为代表的Cortex-M7内核高性能MCU主频可达600MHz，拥有丰富的定时器资源与多路ADC通道，ADC精度可达14bit，能够同时驱动四轴甚至更多路步进电机。依托高性能MCU的算力优势，兆易创新的方案可实现更高阶的控制算法，提升高低速控制性能：

• 在高速表现上，最高实测可达到1000mm/s速度（2000rpm以上），20000mm/s(2)的加速度；

• 在低速表现上，可实现低速共振抑制功能，主动抑制步进电机谐波干扰转矩产生的低速共振，降低低速运行的低频共振噪音和振纹，提高模型表面打印质量。

此外，自研堵转检测算法可在归零阶段实现无物理限位开关定位，减少结构复杂度；自研的自适应降电流算法则在非运动轴静止时降低驱动电流，有效控制温升与功耗。多个算法模块在同一MCU平台内协同运行，使系统控制更加集中高效。

实测结果印证了该方案的优异表现。在小船模型快速打印测试中，包含加热等待，总耗时15分钟打印完成；在薄壁模型高速打印测试中，最大速度600mm/s，最大加速度达到11000mm/s(2)；在50×50×50mm立方体模型打印测试中，最大速度500mm/s，最大加速度12000mm/s(2)，打印精度±0.1mm。

除了MCU，兆易创新还提供SPI NOR/NAND Flash、GD30DR30系列H桥、GD30AP系列运放，构建了全栈解决方案。

• 国民技术

去年，国民技术也重点介绍了其产品在3D打印机领域的应用。国民技术表示，　近年来，3D打印技术发展迅猛，从工业制造到医疗领域，从建筑设计到文化创意，其应用范围不断扩大，正深刻改变着传统生产模式。而作为3D打印机的“大脑”，MCU的性能和功能直接影响着打印精度、速度和稳定性。国民技术推出的N32H487系列MCU，凭借其强大的性能、丰富的外设接口和高可靠性，为3D打印机提供了极具潜力的解决方案。

根据国民技术介绍，N32H487有三大特点，符合3D打印机需求：

一是高性能，为3D打印注入强劲动力。N32H487系列MCU基于ARM Cortex-M4内核，主频240MHz，集成了浮点运算单元（FPU）和数字信号处理（DSP）指令集，能够轻松应对3D打印过程中复杂的路径规划、运动控制和数据处理任务。其内置的512KB Flash存储器和192KB SRAM，为复杂的3D打印算法和模型数据提供了充足的存储空间，确保打印过程流畅稳定。

二是丰富外设，构建完整3D打印生态系统。N32H487系列MCU集成了丰富的外设接口，包括USB、CAN、Ethernet、I2C、SPI、UART等，能够方便地与各种传感器、执行器和通信模块进行连接，构建完整的3D打印生态系统。

支持多路PWM输出和编码器接口，可精准控制步进电机或伺服电机，实现高精度的三维运动控制，确保打印模型细节清晰、表面光滑；支持USB、Ethernet等高速通信接口，可实现与上位机的快速数据传输，提高打印效率；支持触摸屏、LCD显示屏等外设，为用户提供友好的人机交互界面，方便操作和监控打印过程。

三是高可靠性，保3D打印稳定运行。3D打印过程通常需要长时间连续运行，对MCU的可靠性提出了极高的要求。N32H487系列MCU采用先进的工艺设计和严格的测试流程，具有优异的抗干扰能力和稳定性，能够保障3D打印机长时间稳定运行。

• 先楫

先楫在高速3D打印机方面也有专门的定制化方案。其HPM6280高性能CPU，内置FOC算法+H桥驱动芯片，以50K电流环频率实现4轴步进电机开环控制，步进电机速度>1200RPM。该方案是专业为3D打印行业订制，也适合舞台灯光、雕刻机、飞达、横机等行业应用。

该行业定制化方案相比3D打印行业传统TMC控制方案，具有高速打印、低系统成本、高同步性的优势。

该方案提供产品级步进算法，基于FOC的步进控制，电机速度和加速度可达1500rpm和2.4G，电机算法自主，通过系统设计降本增效，开放方案原理图和电机库文件等。此外，先楫拥有完善、及时的技术和商务支持能力。

• ADI

提到3D打印机，一定少不了ADI的 Trinamic，其产品方案在3D打印机界是标杆的存在，其主要能解决一个难题——噪音。

通常，为了解决噪音问题，使用开环的步进电机做驱动，会导致存在精度低、速度慢、易失步、噪声大、功耗高、易振动的问题，体现到3D打印机上就是打印速度较慢，一旦调高速度就容易发生电机失步出现打印毛刺，精度和成功率大幅下降，同时存在较大的打印振动和共振噪声。此外，3D打印步进电机无反馈时，电机的高速运转、突如其来的负载或增压可能会影响到步进电机的正常工作，从而出现丢步的情况。除了高速及负载可能造成丢步外，电机的加减速及系统的惯性，也会造成丢步的发生，这些都是3D打印步进电机开环控制的缺陷。

ADI Trinamic推出了一系列解决方案。最初的电机驱动芯片TMC2100/2130，因为其出色的静音能力在3D打印界享有盛誉。随后推出TMC2208为3D打印、相机、扫描仪和其他自动化设备应用提供集成的电机驱动器解决方案，该设备具有集成的微步进分度器，完全无噪声的电流控制模式StealthChop2，旨在驱动双极步进电机。不同于其他的斩波器，StealthChop2在无需配置的提前下，能让3D打印机的噪音下降了15dB甚至更多。对于高性能的3D打印机，不同电流以及较大电压的需求，ADI Trinamic也从未停止创新。比如该系列的新款TMC2209，就支持更大的电流，并且也符合更小的工作电压。

在精度控制上，步进电机的闭环控制有着校验步数、防止丢步、堵转检测、力矩控制等关键技术，其稳定性更好、精度更高，同时具备高响应、高速性，能够弥补这样的缺陷。在精度尤为重要的3D打印机行业，面对更高精度及高速的运动控制要求，ADI Trinamic推出无传感器及小体积的更高性价比驱动方案。

• TMC4361+TMC2130/TMC5130（小功率）

• TMC4361+TMC2160/TMC5160（大功率）

值得注意的是，Trinamic优势还有很多。相比传统电机驱动器需要开发者自行编写控制算法并将其嵌入MCU中，同时还需要设计功率级电路，Trinamic将复杂的控制算法集成到硬件中，开发者只需动态更改寄存器设置即可实现高性能电机。由于无需编写复杂的算术处理，因此可以轻松开发多个通道的同步作业。此外，Trinamic系列还提供内置功率级。

• NXP

大联大旗下世平此前推出过基于恩智浦（NXP）LPC5528芯片的3D打印机方案。方案核心主控采用的LPC5528是NXP旗下的一款主流MCU，其搭载Cortex-M33内核，主频可达150MHz。在内存选项上，该MCU拥有512KB片上Flash和256KB RAM。此外，LPC5528外设资源丰富，内嵌有多个Timer，多路PWM和多种通信接口，支持16位的ADC，可扩展多种功能。

此外，大联大世平还发布了“恩智浦RT1050高性能MCU+华邦存储芯片+纳芯微H桥驱动+圣邦微电源管理三件套+杰华特稳压模块”的全链路国产化Klipper打印平台。该方案通过五大本土芯片协同，实现主控响应速度提升40%且BOM成本压缩30%，为亚太市场提供可量产的进口替代选择。

MCU板采用NXP RT1050 MCU和华邦W25Q80 Flash。其中，RT1050基于Cortex-M7内核，主频600MHz，配备512KB SRAM；W25Q80 Flash具有较强的读取性能。

驱动板由2个纳芯微NSD7312 H桥驱动IC和2个圣邦微SGM8651运算放大器组成。纳芯微NSD7312是一款直流有刷电机驱动芯片，其内置功率N-MOSFET并为功率级提供供电欠压保护、过流保护、过温保护等多种功能。此外，该产品可提供3.6A峰值电流，支持PWM电流调制功能，在电机启动和堵转时能够有效降低对输入电容的需求。圣邦微SGM8651是一款高精度、低噪声、低失真的电压反馈型运算放大器，具备50MHz的高增益带宽和66V/μs的快速转换速率，能够处理高速信号并快速响应变化。

底板采用圣邦微SGM61410同步降压稳压器、SGM2059 LDO稳压器以及杰华特JWH5141F同步降压稳压器。其中，SGM61410同步降压稳压器以在5V至42V的宽输入电压范围内，输出高达600mA的电流。它适用于各种高输入电压的工业或汽车应用，此外，14μA的低静态电流和仅0.6μA的超低关断电流使其成为电池供电应用的理想选择。SGM2059是一款低VIN、超低噪声、高PSRR、低压差线性稳压器。其工作输入电压范围为1.1V至5.5V，适用于需要低噪声和快速瞬态响应电源的应用。杰华特JWH5141F是高性能同步降压稳压器，具有多种保护功能，可确保系统的可靠性。

• ST

ST很早就关注到了3D打印机领域，STSPIN8系列的STSPIN820在18年开始就已经支持3D打印机。根据ST在18年的说法，3D打印性能实现如此巨大的飞跃关键在于意法半导体的STSPIN820步进电机驱动器IC。STSPIN820嵌入了针对工业应用开发的高速电机控制输入电路和算法，还在尺寸极小的4mm x 4mm QFN封装内集成强大的1.5Arms输出级，内置全面的保护功能，包括欠压锁定、过流/短路保护和热关断，保证工业设备的耐用性。

此外，ST可提供品类齐全的功率MOSFET、STSPIN单片式电机驱动器、高性能STM32微控制器和微处理器、众多AC-DC和DC-DC电源管理和供电解决方案、一系列运动、环境和测距传感器以及连接解决方案，以帮助客户设计高性能的电机控制解决方案。此外，ST在官网也提供了STEVAL-3DP001V1等参考设计。

• TI

除了驱动，TI的DLP在3D打印领域也是不可不提的芯片技术。DLP技术在3D打印领域有着广泛的应用场景，包括快速原型设计、适用于工具和铸造的模具制造，以及直接进行零件制造等，能够满足不同行业的多样化需求。

DLP技术在3D打印领域具备诸多突出的特性和优势：其可编程微镜能够一次性曝光整个图层，这不仅让构建速度远超逐点技术，实现了高吞吐量，还无需配备打印头，且打印速度不受设计复杂性或零件数目的影响；同时，它可呈现具有紧凑微镜尺寸的高分辨率图案，涵盖7μm、10μm、13μm等规格，能够实现微米级特性，达到高精度标准，且层厚度可轻松调整；在光学效率方面，其在363nm至700nm的波长范围内具备高光学效率，可固化多种光电聚合物及树脂；加之经实际验证的可靠性，基于DLP的技术能够在扩展的占空比下实现良好的耐用性，并稳定输出一致的结果。

针对3D打印的DLP设计，DLP芯片组拥有不同的DMD尺寸、像素间距、分辨率及其他规格，同时DLP产品还提供专门用于UV曝光的器件。在实际应用中，理想的DLP芯片组选择，主要取决于所需的物体特征尺寸、构成图案速度以及固化树脂所需的波长，需结合具体需求进行合理选型。

总结

据《中国电子报》报道，3D打印正加速“入户”，从极客玩具蜕变为家庭创意工具。在技术层面，AI辅助建模、多色多材料打印与家电化设计破解了“上手难、体验差”的瓶颈；在渠道与生态层面，专业厂商与跨界品牌双向赋能，叠加电商平台的内容教育与线下体验布局，持续拉低消费门槛、破除认知偏见。随着千元级机型普及与场景应用从“兴趣实验”延伸至亲子教具、生活物件乃至小微创业，消费级3D打印已站在规模化普及的前夜，有望成为继智能音箱、扫地机器人后又一个走进千家万户的科技消费品。

除此之外，工业级3D打印机不再只是产品开发阶段的辅助工具，而是逐渐转变成生产核心。从产品验证、小批量制造到定制化生产，越来越多企业开始把工业级3D打印机纳入正式生产体系。

在这样的发展之下，中国市场的结构性变化尤为显著。消费级市场方面，2024年全球消费级3D打印机市场CR4达71%，前四家均为中国厂家。工业级市场方面，美国、中国、德国的工业级3D打印机装机量分别以31.0%、11.5%、8.0%的份额居全球前三。

3D打印发展大势已至，芯片也迎来了新的市场机遇。

参考文献

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

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

[3]大联大：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]国民技术：http://www.hisemic.cn/redian/519.html

[7]国民技术：https://www.nationstech.com/uploads/CN_DS_N32H487SeriesDatasheetV1.0.0.pdf

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

[9]骏龙电子：

[10]ADI：

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

[12]中国电子报：https://mp.weixin.qq.com/s/cT_M8kllKfk8ivRyLx7wZw

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