IC设计与制造

低功耗，拼的到底是什么?

低功耗一直是各大芯片厂商的兵家必争之地。今年3月份以来，市场上一下子出来很多基于M0、M3内核的产品，瑞萨、飞思卡尔、德仪、Microchip这四大家族各自标榜着自家产品的低功耗技压群雄，每个厂商对于降低功耗都有不同的处理方式，然而低功耗之战，拼的到底是什么?

飞思卡尔今年8月份举办的FTF北京站上的一例功耗对比的demo演示引发了一系列的低功耗之争，在那一场比赛中KinetisL完胜。但是，也有业内人士表示，这个实验只是通过跑一段程序就说明哪家MCU更省电，有些片面，毕竟MCU还要从外设功耗、待机功耗等综合考量。于是，MCU几大家族纷纷搬出自己的看家之作，TI的金刚狼、瑞萨的RL78家族、Microchip的PICXLP技术。

作为低功耗MCU的引领者，MSP430一直都是业界追赶的对象，而今年3月份德州仪器重磅推出MSP430MCU“金刚狼”系列，取义美国漫画中同名角色，有利爪，善于硝砍，将微控制器的功耗硝砍了一半。“金刚狼”的重要升级是将铁电第一次植入MCU内部，通过较低的电压实现较Flash快10倍的擦写速度。而综合考虑，铁电的工艺相当于Flash的1/250功耗。此外，金刚狼的工艺平台采用德仪自主开发的130nm超低漏电流工艺，使得金刚狼的漏电流降低10倍以上，。当然，外设功耗的大小同样影响MCU整体功耗，“金刚狼“内置了一个12位的ADC，采用逐次逼近型架构，最低运行功耗只有75uA。

不过，对于金刚狼在期间漏电流及ADC外设上低功耗的优化而成为低功耗之王的说法，Microchip并不这么认为。随着ARM今年3月份，Microchip就推出了具有多种全新低功耗休眠模式且号称工作电流业界最低的PIC24F“GA3”16位闪存MCU系列，150μA/MHz工作电流，以及6个DMA通道，从而允许以更低的功耗、更大的吞吐量执行程序。Microchip的“PIC24F“GA3”系列通过低电压休眠模式和VBAT的应用将工作电流降低至仅有150μA/MHz，这是业界16位闪存单片机中，电流消耗最低的。

值得一提的是，在嵌入式控制器世界中，MicrochipPIC是一个独特的架构，好处是Microchip不仅可以控制自己的产品，还可以控制内核。可以根据市场需求调整。

与此同时，飞思卡尔推出了业界首款基于ARMCortexM0+处理器的KinetisL系列，这一系列MCU是在“能效”方面做文章，采用90nmLP工艺制造，核心面积仅0.04mm2，每MHz单位频率功耗的电流、功耗分别为9uA，11uW。性能则达到了1.77CoreMark/MHz,0.93DMIPS/MHz。虽然拥有自身ColdFire核，但飞思卡尔现在已义无返顾地加入了ARM阵营，第一个发布基于Cortex-M4核的产品，而现在在Cortex-M0+发布时又再次抢先。

花落谁家

究竟谁的功耗更低?TI的金刚狼技术中由于整合了FRAM技术，而ARM将其视为外设，ARM只比较内核，因为ARM本身只做内核。但对于用户来说，只会比较芯片本身，不会比较核本身时。MSP430宣扬的是lowpower(代功耗)，而ARM宣扬的是highefficience(高效率)。“效率”是飞思卡尔在KenetisL系列极力推崇的。“我们讨论的是效率，而不是谁最低功耗。”飞思卡尔半导体工业和多元市场微控制器部亚太区市场经理曾劲涛也多次表示。

由此可见，面对大多数应用环境，需要综合考虑存储容量，而且还要分析工作中关闭/休眠/待机/运行等动作的具体比例以及对于处理性能及应用场合的特殊需求。

单片机评测和CPU不同，不能通过简单的几项参数进行评定，这一切让单片机未来的竞争更加多变，当然也更加激烈。

EEWORLD编辑认为，不单要单纯的比较单片机的最低功耗，还应当视具体的应用环境而定。

ARM笑而不语

今年3月份以来，市场上一下子出来很多基于M0、M3内核的产品，而且都是传统的单片机厂商，着实让德仪、Microchip等这些大牌捏了一把汗。可以说，所有低功耗的MCU都离不开ARM，2012年可谓ARM最为风光成功的一年，在移动互联生态中如鱼得水，相信接下来的三年ARM便是肯下服务器市场这块硬骨头了。

对于如今8位市场的老大——Microchip公司来说，喊着替代8位机口号的Cortex-M0+绝对不是善茬。前有M0，现在有M0+，ARM的决心可见一斑，并且集合了一批对这个市场很有想法的同盟军。8位机用户用户向32位迁移时，一个很大的顾虑就在于担心32位太复杂。而Cortex-M0+架构本身很简单，解码简单。