在低功耗M2M市场广阔的趋势下芯片设计如何降耗？

时间： 2019-07-23 来源：老杳吧

当前有关物联网的话题备受市场青睐。根据预测，到2020年左右世界上将有超过1000亿台设备实现联网。值得关注的是，这些设备中超过一半将对功耗问题十分敏感。因此，具有低功耗、高性能的，尤其是集成了无线通信功能的MCU解决方案将会受到重视。它在简化设计之余，可以让更多下游设计人员将联网设备推向市场。

物联网关注平均功耗
随着人与物、物与物连接的增多，未来将是千亿连接的时代，加之国际标准组织对技术标准制定工作的积极推动，低功耗M2M业务的市场前景十分广阔。对此，SILICON LABS 32位微控制器产品高级营销经理Oivind Loe在接受采访时表示：“能效是应用在物联网中组件的一项至关重要的特性。一些物联网应用，如智能抄表和智能信用卡，甚至可能会有超低功耗的要求；为了适合各种不同的应用，MCU必须拥有精心设计的能量模式，支持MCU去实现电流消耗与响应时间和功能之间的平衡。”

但值得注意的是，物联网应用对芯片的低功耗需求并不全是越低越好，不同场景下又有着独特的需求。瑞萨电子通用解决方案中心综合营销部副部长王均峰在接受采访时指出：“如果具体到物联网应用，往往很难明确区分待机功耗和运行功耗。因为在物联网设备中，设备大多数情况下是处于待机和工作之间，或者说是高频率地在这两者间转换，所以平均功耗就变得重要起来。”

针对这种情况，很多半导体企业在面向物联网开发低功耗MCU芯片方面投入了很大力度。“瑞萨16位的RL78系列和32位Rx系列等都有低功耗特色。瑞萨很多产品采用自有内核，在优化功耗的时候拥有更大空间。此外，瑞萨拥有自有的芯片外设产品，加上拥有自己的生产工厂，在内核、外设和工艺三个方面共同作用，可以实现产品的低功耗。”王均峰说。

Oivind Loe也表示：“MCU精心设计的能量模式，能实现电流消耗与响应时间和功能之间的平衡。这种优化的权衡方法使MCU能够为许多应用提供电流消耗、性能、尺寸和成本的正确组合。”

改进设计架构是重要降耗途径
具体来看，MCU的功耗水平包括静态功耗、运行功耗两部分。考虑实际的应用，静态功耗是芯片在睡眠或非运作状态下的功耗，而动态功耗即MCU运行时所消耗的功率。最后的系统功耗性能则是计算平均功耗。它们的功耗水平都与制造工艺有很大关系，采用何种工艺，决定了产品静态功耗和运行功耗的优劣。

瑞萨采取的一条途径，也较好地解决了这个问题。“针对这个需求特点，瑞萨在MCU中引入Snooze模式，可以做到MCU内核待机，外设工作。即采用Snooze模式时，外设将判断外界指令到来，是否需要内核工作，只有确认这个需求后才会真正唤醒内核，从而使系统的工作效率大幅提升。”王均峰说。

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了解低功耗的MCU芯片

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