低功耗，拼的到底是什么?
低功耗一直是各大芯片廠商的兵家必爭(zhēng)之地。今年3月份以來(lái)，市場(chǎng)上一下子出來(lái)很多基于M0、M3內(nèi)核的產(chǎn)品，瑞薩、飛思卡爾、德儀、Microchip這四大家族各自標(biāo)榜著自家產(chǎn)品的低功耗技?jí)喝盒?，每個(gè)廠商對(duì)于降低功耗都有不同的處理方式，然而低功耗之戰(zhàn)，拼的到底是什么?
飛思卡爾今年8月份舉辦的FTF北京站上的一例功耗對(duì)比的demo演示引發(fā)了一系列的低功耗之爭(zhēng)，在那一場(chǎng)比賽中Kinetis L完勝。但是，也有業(yè)內(nèi)人士表示，這個(gè)實(shí)驗(yàn)只是通過(guò)跑一段程序就說(shuō)明哪家MCU更省電，有些片面，畢竟MCU還要從外設(shè)功耗、待機(jī)功耗等綜合考量。于是，MCU幾大家族紛紛搬出自己的看家之作，TI的金剛狼、瑞薩的RL78家族、Microchip的PIC XLP技術(shù)。
作為低功耗MCU的引領(lǐng)者，MSP430一直都是業(yè)界追趕的對(duì)象，而今年3月份德州儀器重磅推出MSP430 MCU“金剛狼”系列，取義美國(guó)漫畫(huà)中同名角色，有利爪，善于硝砍，將微控制器的功耗硝砍了一半。“金剛狼”的重要升級(jí)是將鐵電第一次植入MCU內(nèi)部，通過(guò)較低的電壓實(shí)現(xiàn)較Flash快10倍的擦寫(xiě)速度。而綜合考慮，鐵電的工藝相當(dāng)于Flash的1/250功耗。此外，金剛狼的工藝平臺(tái)采用德儀自主開(kāi)發(fā)的130nm超低漏電流工藝，使得金剛狼的漏電流降低10倍以上，。當(dāng)然，外設(shè)功耗的大小同樣影響MCU整體功耗，“金剛狼“內(nèi)置了一個(gè)12位的ADC，采用逐次逼近型架構(gòu)，最低運(yùn)行功耗只有75uA。
不過(guò)，對(duì)于金剛狼在期間漏電流及ADC外設(shè)上低功耗的優(yōu)化而成為低功耗之王的說(shuō)法，Microchip并不這么認(rèn)為。隨著ARM今年3月份，Microchip就推出了具有多種全新低功耗休眠模式且號(hào)稱(chēng)工作電流業(yè)界最低的PIC24F“GA3”16位閃存MCU系列，150 μA/MHz工作電流，以及6個(gè)DMA通道，從而允許以更低的功耗、更大的吞吐量執(zhí)行程序。Microchip的“PIC24F“GA3”系列通過(guò)低電壓休眠模式和VBAT的應(yīng)用將工作電流降低至僅有150 μA/MHz，這是業(yè)界16位閃存單片機(jī)中，電流消耗最低的。
值得一提的是，在嵌入式控制器世界中，Microchip PIC是一個(gè)獨(dú)特的架構(gòu)，好處是Microchip不僅可以控制自己的產(chǎn)品，還可以控制內(nèi)核?？梢愿鶕?jù)市場(chǎng)需求調(diào)整。
與此同時(shí)，飛思卡爾推出了業(yè)界首款基于ARM Cortex M0處理器的Kinetis L系列，這一系列MCU是在“能效”方面做文章，采用90nm LP工藝制造，核心面積僅0.04mm2，每MHz單位頻率功耗的電流、功耗分別為9uA，11uW。性能則達(dá)到了1.77CoreMark/MHz,0.93DMIPS/MHz。雖然擁有自身ColdFire核，但飛思卡爾現(xiàn)在已義無(wú)返顧地加入了ARM陣營(yíng)，第一個(gè)發(fā)布基于Cortex-M4核的產(chǎn)品，而現(xiàn)在在Cortex-M0發(fā)布時(shí)又再次搶先。
花落誰(shuí)家
究竟誰(shuí)的功耗更低? TI的金剛狼技術(shù)中由于整合了FRAM技術(shù)，而ARM將其視為外設(shè)，ARM只比較內(nèi)核，因?yàn)锳RM本身只做內(nèi)核。但對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，只會(huì)比較芯片本身，不會(huì)比較核本身時(shí)。MSP430宣揚(yáng)的是low power(代功耗)，而ARM宣揚(yáng)的是high efficience(高效率)。“效率”是飛思卡爾在Kenetis L系列極力推崇的。“我們討論的是效率，而不是誰(shuí)最低功耗。”飛思卡爾半導(dǎo)體工業(yè)和多元市場(chǎng)微控制器部亞太區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理曾勁濤也多次表示。
由此可見(jiàn)，面對(duì)大多數(shù)應(yīng)用環(huán)境，需要綜合考慮存儲(chǔ)容量，而且還要分析工作中關(guān)閉/休眠/待機(jī)/運(yùn)行等動(dòng)作的具體比例以及對(duì)于處理性能及應(yīng)用場(chǎng)合的特殊需求。
單片機(jī)評(píng)測(cè)和CPU不同，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的幾項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行評(píng)定，這一切讓單片機(jī)未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)更加多變，當(dāng)然也更加激烈。
EEWORLD編輯認(rèn)為，不單要單純的比較單片機(jī)的最低功耗，還應(yīng)當(dāng)視具體的應(yīng)用環(huán)境而定。
ARM笑而不語(yǔ)
今年3月份以來(lái)，市場(chǎng)上一下子出來(lái)很多基于M0、M3內(nèi)核的產(chǎn)品，而且都是傳統(tǒng)的單片機(jī)廠商，著實(shí)讓德儀、Microchip等這些大牌捏了一把汗?？梢哉f(shuō)，所有低功耗的MCU都離不開(kāi)ARM，2012年可謂ARM最為風(fēng)光成功的一年，在移動(dòng)互聯(lián)生態(tài)中如魚(yú)得水，相信接下來(lái)的三年ARM便是肯下服務(wù)器市場(chǎng)這塊硬骨頭了。
對(duì)于如今8位市場(chǎng)的老大——Microchip公司來(lái)說(shuō)，喊著替代8位機(jī)口號(hào)的Cortex-M0絕對(duì)不是善茬。前有M0，現(xiàn)在有M0，ARM的決心可見(jiàn)一斑，并且集合了一批對(duì)這個(gè)市場(chǎng)很有想法的同盟軍。8位機(jī)用戶(hù)用戶(hù)向32位遷移時(shí)，一個(gè)很大的顧慮就在于擔(dān)心32位太復(fù)雜。而Cortex-M0架構(gòu)本身很簡(jiǎn)單，解碼簡(jiǎn)單。