新技术消除了在物联网设备中使用或更换电池的需要

瑞萨电子宣布了一项新技术，该技术无需在物联网设备中使用或更换电池。新的能量收集嵌入式控制器基于瑞萨电子突破性的 SOTB(硅上薄层掩埋氧化物)工艺技术。它极大地降低了活动和待机电流消耗，这是以前在传统 MCU 中无法实现的组合。

据该公司称，系统制造商将受益匪浅，因为他们将能够使用基于 SOTB 的嵌入式控制器的低电流水平，通过收集光、振动等环境能源，在其某些产品中消除对电池的需求, 和流动。

从更广泛的角度考虑，极低功耗和能量收集的使用很可能为工业、商业、住宅、农业、医疗保健、和公共基础设施，以及健康和健身服装、鞋子、可穿戴设备、智能手表和无人机。瑞萨正在抓紧时间：该公司已经开始向试用版客户提供新的嵌入式控制器。

瑞萨电子首款采用 SOTB 技术的商用产品 R7F0E 嵌入式控制器是一款基于 Arm Cortex 的 32 位嵌入式控制器，能够以高达 64 MHz 的频率运行，用于快速本地处理传感器数据以及执行复杂的分析和控制功能。仅消耗 20 μA/MHz 的有效电流和仅 150 nA 的深度待机电流，约为传统低功耗 MCU 的十分之一，这些特性使 R7F0E 非常适合极低功耗和能量收集应用。

对于那些对如何应用 R7F0E 感到好奇的人，值得注意的是，它旨在消除系统设计人员面临的许多挑战，这些设计人员希望构建具有高效能量收集功能的高性价比产品。其独特且可配置的能量收集控制器 (EHC) 功能提高了稳定性并最大限度地减少了昂贵的外部组件。具体来说，EHC 可以直接连接到多种类型的环境能源，例如太阳能、振动或压电，同时在启动时防止有害的浪涌电流。此外，EHC 还管理外部电力存储设备的充电，例如超级电容器或可选的可充电电池。

基于 SOTB 的新技术已在瑞萨 R7F0E 嵌入式控制器中所采用，该控制器专门用于能量采集应用。瑞萨独有的 SOTB 工艺技术可显著降低工作和待机状态下的功耗。通常，这两种状态下的功耗互为消长：即一种功耗较低意味着另一种功耗较高。当从闪存读取数据时，新技术大幅降低功耗。与非 SOTB 2T-MONOS 闪存(约需 50μA/MHz 读取电流)相比，新技术实现的读取电流仅 6μA/MHz 左右，等效于 0.22 pJ/bit 的读取能耗，达到 MCU 嵌入式闪存最低能耗级别。这项新技术还有助于在 R7F0E 上实现 20μA/MHz 的低有效读取电流，达到业界最佳。

采用 SOTB 工艺的 2T-MONOS 嵌入式闪存具备包含电隔离元件的双晶体管结构。与单晶体管结构不同，在读取操作期间无需负电压，使读取数据时的功耗降低。此外，同其它存储器处理相比，MONOS 在生产过程中使用更少的掩模，并可使用离散电荷捕获方案存储数据，从而能够在不增加生产成本的情况下带来低功耗和高重写可靠性。

R7F0E 解决了许多其他关于极低功耗的系统注意事项，包括：

1. 由于 14 位 ADC 仅消耗 3 uA 电流，因此可以随时检测和捕获外部模拟信号;

2. 保留高达 256 KB 的 SRAM 数据内容，同时每 KB SRAM 仅消耗 1 nA;和

3. 通过结合复杂的低功耗硬件技术来提供图形数据转换，包括旋转、滚动和着色，以使用几乎不消耗电力来保留图像的 Memory-In-Pixel1 LCD 技术驱动外部显示器。

仅这些示例就很好地代表了 R7F0E 设计人员对细节的关注，以满足工程师的需求，他们必须考虑极低功耗设计的整体系统要求。

瑞萨通过帮助使端点设备更加智能化，以加速推动“智能社会”的发展。瑞萨认为，通过无电池方案，能源收集系统彻底摆脱更换电池的困扰，是实现这一目标的必要步骤。同时，瑞萨将持续致力于帮助实现环保型智能社会的技术开发。