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您的MCU足够环保吗?

2011-06-02

  随着绿色节能理念的深入,绿色化设计产品开始流行起来。嵌入式产品研发人员需要询问开云棋牌官网在线客服供应商们这样一个问题,“您的MCU够环保吗?”

  自从英特尔在2004年成功将接近1000针的Pentium 4 的功耗降低至150W,打破功耗壁垒后,低功耗设计就融入了他们的产品设计中。过去的十年中,在90nm、60nm和40nm技术等等时就多次被预言将要终结的摩尔定律,在聪明的工程师们的不懈努力下一次次被延缓。物理定律最终仍然还是有效的,当我们在门电路中参杂少量不同种离子后,晶体管导通将导通。智者近观察摩尔定律就像是,宴会虽然还没结束,但随着警察的到来,顿时变得安静一样。

  在工艺技术层面,更好地工艺技术正朝着低功耗设计方面进化。更小的几何尺寸可降低核心电压,这有助于以指数级地降低功耗。应变硅、绝缘硅、高K值金属门和其他智能工艺创新,都将持续推进更小几何尺寸的产品和更节能的设计。

  在系统层面,设计工程师们研发了一连串的电源管理技术。现代MCU主要依赖于功率闸控、频率闸控,近期更加依赖于动态电压调节以及频率定标,以便在动态模式和静态模式来降低能耗。随着休眠模式和电压岛的增加,高密度电源管理越来越复杂,大部分CPU现在都依赖于独立电源管理ICs(PMICs)。由于MCU的独立性,大部分电源管理负荷从嵌入式产品研发人员出转移至了芯片设计者。

  低功耗→超低功耗

  MCU供应商之间的“向下竞争”愈发激烈。事实证明,最新的MCUs确实是“超低功耗”型。

  TI在众多产品中都应用了其16位 RISC ‘超低功耗’MSP430line,包括可通过一个简单的硬币式电池来操作的无线感应电路。该MSP430C1101规格如下:ROM为1KB,RAM为128B;其模拟比较器---在动态模式下,1 MHz/2.2V时,160µA;在待机模式下为0.7µA;在关机模式下为0.1µA。TI本周公布了其Grace software platform,一个CCS(Code Composer Studio)下免费的插件程序,能提供一个详细的图形用户界面来简化MSP430 MCUs的低层编程。

  Microchip对MSP430的回应就是其XLP系列超低功耗PIC微处理器。XLP系列处理器包括16至40个拥有高达256KM的存储器和各种I/O选项的MIPS PIC24 MCU&dsPIC DSC族产品。Microchip公司强调了其产品在深睡模式下的超低功耗;将PIC24F16KA102和MSP430F2252 LPM3在电压为3V的情况下的功耗进行了对比。在动态模式下比较功耗,情况相对要复杂得多。这也是评估工具的作用。

  Silicon Labs 公司的C8051F9xx超低功耗产品系列包括“行业最节能的MCUs”;与其“竞争产品”相比,拥有最低的动态和待机模式能耗(能耗为160 µA/MHz /50 nA)。这种情况下,比较各自的数据表是正常做法;其中的数字证实了“超低功耗”不仅仅是炒作而已。

  NXP公司通过其“提高节能效率、减少碳排放量”的GreenChip ICs而挺进了节能MCUs行列。NXP近日推出的Cortex-M0 内核MCU---LPC11U00,绝对低能耗;但是该产品更倾向于连通性,包括有一个USB 2.0调节器、两个同步串行端口(SSP)界面、I2C、USART、智能卡接口3以及高达40 GPIO pins。

  STMicroelectronics公司的8位和32位超低功耗MCUs,很明显跳过了Microchip公司需要经历的16位移动路径。8位STM8L 15xx CISC设备在16MHz情况下MIPS能高达16;但是在动态模式下,仅为200 µA/MHz,在各种休眠模式下为5.9µA至400nA。和NXP公司类似,ST公司也倾向于连通性,包括为不同设备提供的各种选项。

  Cyperss开云棋牌官网在线客服公司的可编程片上系统(PsoC)的主要卖点就是其连通性和灵活性。PsoC5是基于速率高达80MHz的32位Cortex-M3内核。CY8C54 PSoC包括一个可编程、基于PLD的logic fabric,能处理每个GPIO pin上的各种不同的数据采集通道以及模拟输入。(翻译:Oscar)

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