盤點(diǎn)下代超低功耗黑科技：IoT核心組件

物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)里的最后一個(gè)關(guān)鍵模組是MCU。MCU作為控制整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)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(tài)漏電和動(dòng)態(tài)功耗兩部分。在靜態(tài)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(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)。在動(dòng)態(tài)功耗部分，我們可以減小電源電壓或者降低時(shí)鐘頻率來降低功耗。由此可見，降低電源電壓可以同時(shí)降低靜態(tài)漏電和動(dòng)態(tài)功耗，因此能將電源電壓降低的亞閾值電路設(shè)計(jì)就成了超低功耗 MCU 設(shè)計(jì)的必由之路。

舉個(gè)例子

將電源電壓由1.2V降低到0.5V可以將動(dòng)態(tài)功耗降低接近6倍，而靜態(tài)漏電更是指數(shù)級(jí)下降。當(dāng)然，亞閾值電路設(shè)計(jì)會(huì)涉及一些設(shè)計(jì)流程方面的挑戰(zhàn)，例如如何確定亞閾值門電路的延遲，建立／保持時(shí)間等都需要仔細(xì)仿真和優(yōu)化。

在學(xué)術(shù)界，弗吉尼亞大學(xué)的研究組發(fā)布了動(dòng)態(tài)功耗低至500nW的傳感器SoC，其中除了MCU之外還包括了計(jì)算加速器和無線基帶。

在已經(jīng)商業(yè)化的技術(shù)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(shè)計(jì)技術(shù)（SPOT?），該系列中的ARM Cortex MCU和RTC是全球同類產(chǎn)品中最低功耗的組件哦~

SPOT這種創(chuàng)新技術(shù)使晶體管能夠在遠(yuǎn)低于被半導(dǎo)體行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)視為“標(biāo)準(zhǔn)”的電壓水平下工作，因此其解決方案在功耗改善上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其他半導(dǎo)體元件。Apollo MCU運(yùn)行于閃存時(shí)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(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) EEMBC ULPBenchTM 基準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，其所消耗的功耗僅為其他任何產(chǎn)品的一半以上。

在未來，我們可望可以看到功耗低至nW數(shù)量級(jí)的 MCU，從而為使用能量獲取技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)鋪平道路。

Ambiq Micro公司于2010年依據(jù)“極低功耗半導(dǎo)體是電子產(chǎn)業(yè)未來關(guān)鍵”這一簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的概念而成立。Ambiq使用開創(chuàng)性超低功耗技術(shù)以幫助世界各地的創(chuàng)新企業(yè)開發(fā)差異化解決方案，減少或消除電池需求和降低整體系統(tǒng)功耗，并且最大限度地提高工業(yè)設(shè)計(jì)靈活性。

Ambiq所開發(fā)的突破性技術(shù)基于其享有專利之亞閾值功率優(yōu)化技術(shù)(Subthreshold Power Optimized Technology) 平臺(tái)，顯著降低半導(dǎo)體器件所消耗的功率，從而使得其集成電路產(chǎn)品成為能耗關(guān)鍵性應(yīng)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(qū)銷售Ambiq Micro的Apollo系列ARM Cortex微控制器(MCU)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)產(chǎn)品。