物聯網節點里的最后一個關鍵模組是MCU。MCU作為控制整個物聯網節點的核心模組,其功耗也往往不可忽視。
如何減小MCU的功耗?
MCU功耗一般分為靜態漏電和動態功耗兩部分。在靜態漏電部分,為了減小漏電,可以做的是減小電源電壓,以及使用低漏電的標準單元設計。在動態功耗部分,我們可以減小電源電壓或者降低時鐘頻率來降低功耗。由此可見,降低電源電壓可以同時降低靜態漏電和動態功耗,因此能將電源電壓降低的亞閾值電路設計就成了超低功耗 MCU 設計的必由之路。
舉個例子
將電源電壓由1.2V降低到0.5V可以將動態功耗降低接近6倍,而靜態漏電更是指數級下降。當然,亞閾值電路設計會涉及一些設計流程方面的挑戰,例如如何確定亞閾值門電路的延遲,建立/保持時間等都需要仔細仿真和優化。
在學術界,弗吉尼亞大學的研究組發布了動態功耗低至500nW的傳感器SoC,其中除了MCU之外還包括了計算加速器和無線基帶。
在已經商業化的技術方面,Ambiq 公司的 Apollo 系列 MCU 使用了Ambiq 擁有多年積累的亞閾值設計技術(SPOT?),該系列中的ARM Cortex MCU和RTC是全球同類產品中最低功耗的組件哦~
SPOT這種創新技術使晶體管能夠在遠低于被半導體行業標準視為“標準”的電壓水平下工作,因此其解決方案在功耗改善上遠遠超越其他半導體元件。Apollo MCU運行于閃存時在活躍模式下電流消耗約為34μA/MHz,而在睡眠模式下電流則小于150nA。此外,Apollo MCU 還為微控制器的歷史開啟了嶄新的一頁,根據行業標準 EEMBC ULPBenchTM 基準測試時,其所消耗的功耗僅為其他任何產品的一半以上。
在未來,我們可望可以看到功耗低至nW數量級的 MCU,從而為使用能量獲取技術的物聯網節點鋪平道路。
Ambiq Micro公司于2010年依據“極低功耗半導體是電子產業未來關鍵”這一簡單而強大的概念而成立。Ambiq使用開創性超低功耗技術以幫助世界各地的創新企業開發差異化解決方案,減少或消除電池需求和降低整體系統功耗,并且最大限度地提高工業設計靈活性。
Ambiq所開發的突破性技術基于其享有專利之亞閾值功率優化技術(Subthreshold Power Optimized Technology) 平臺,顯著降低半導體器件所消耗的功率,從而使得其集成電路產品成為能耗關鍵性應用的理想解決方案。
如今,富士通電子作為Ambiq的分銷合作伙伴,在日本、亞洲和歐盟地區銷售Ambiq Micro的Apollo系列ARM Cortex微控制器(MCU)和實時時鐘(RTC)產品。
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原文標題:IoT 的核心組件MCU,如何減小功耗?
文章出處:【微信號:Fujitsu_Semi,微信公眾號:加賀富儀艾電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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