多枚“重磅炸‘彈”攪動(dòng)MCU市場戰(zhàn)火一片
金剛狼歸來，MCU邁入“無電池時(shí)代”
還記得“金剛狼(Wolverine)”嗎？這個(gè)在電影《金剛狼》中具有超強(qiáng)自愈能力的不死英雄，如今，又回來了！日前，德州儀器(TI)推出了號(hào)稱“全球最低功耗”的微控制器平臺(tái)——“金剛狼”，直接將應(yīng)用目標(biāo)鎖定在便攜式醫(yī)療、智能感知與計(jì)量、能量收集、消費(fèi)電子等領(lǐng)域?；谠撈脚_(tái)的首批器件為MSP430FR58xx系列，預(yù)計(jì)將于2012年6月供貨。
TI全球副總裁兼微控制器業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Scott Roller表示，該平臺(tái)由于運(yùn)用了激進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，從而擁有了“金剛狼”的代號(hào)。這象征著采用新型MSP430平臺(tái)的電子產(chǎn)品具有超強(qiáng)的生命力，更智能、更環(huán)保的“無電池世界”很快就將成為現(xiàn)實(shí)。
TI全球副總裁兼微控制器業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Scott Roller
該公司稱，“金剛狼”平臺(tái)的功耗與業(yè)界其它任何微控制器相比至少銳減了50%(360nA實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式功耗和低于100μA/MHz的運(yùn)行模式功耗)，其在任意場合中均可提供最低的功耗——最低的運(yùn)行功耗、待機(jī)功耗、存儲(chǔ)器功耗和外設(shè)功耗。例如：典型的電池供電型應(yīng)用其99.9%的時(shí)間都處于待機(jī)模式，而基于“金剛狼”的微控制器在待機(jī)模式中的功耗僅為360nA，可使電池壽命延長一倍以上。
Roller用“無人能及，實(shí)實(shí)在在”八個(gè)字來形容這款產(chǎn)品，并將“獨(dú)特的超低漏電(ULL)工藝技術(shù)”、統(tǒng)一型FRAM和MSP430超低功耗系統(tǒng)傳統(tǒng)優(yōu)勢、外設(shè)及軟件列為“金剛狼”實(shí)現(xiàn)超低功耗的三大獨(dú)門秘籍?！拔覀兊腢LL技術(shù)可提供10倍以上的漏電指標(biāo)改善幅度及優(yōu)化的混合信號(hào)性能。改進(jìn)的130nm工藝技術(shù)、超低功耗MSP430架構(gòu)以及所整合的30多種功耗優(yōu)化型模擬和數(shù)字組件，只不過是成就功耗大幅下降的諸多綜合要素當(dāng)中的幾個(gè)?！?BR>
另一個(gè)值得關(guān)注之處在于，“金剛狼”微控制器通過利用存儲(chǔ)器FRAM，使得運(yùn)行模式中的工作電流可低于100μA/MHz，并號(hào)稱與基于閃存和EEPROM的微控制器相比，其每位能耗可下降約250倍。再加之FRAM擁有100%非易失性屬性，這就使開發(fā)人員既能獲得SRAM的低功耗、高速度和靈活性，同時(shí)又可以享受到Flash重要的無供電存儲(chǔ)能力。
10多年來，MSP430超低功耗平臺(tái)一直是TI在MCU領(lǐng)域攻城拔寨的利器，不但具有6.5μs的快速喚醒時(shí)間和高精度外設(shè)(如內(nèi)部電源管理及一個(gè)流耗為75μA的12位ADC)，而且所有的MSP430 MCU也都可借助MSP430Ware軟件和資源庫，以及低功耗代碼優(yōu)化軟件工具而得以擴(kuò)充。Roller表示，MCU軟件包括IDE編譯器和高度器、模塊化代碼、軟件堆棧與程序庫、基于GUI代碼生成工具、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)等，硬件和軟件開發(fā)工程師之比從2009年的4:9升至2010年的5:14，軟件已經(jīng)成為客戶采購的重要考慮因素。
“沒有金剛鉆，不攬瓷器活”
從M0到M4，隨著大批半導(dǎo)體廠商紛紛加入ARM陣營，一個(gè)通用的Cortext M內(nèi)核時(shí)代似乎已經(jīng)到來。日前，該陣營再添一員悍將，Silicon Laboratories(芯科實(shí)驗(yàn)室)正式宣布推出基于ARM Cortex-M3處理器的新型Precision32 MCU系列產(chǎn)品，號(hào)稱是“業(yè)界最靈活易用的32位混合信號(hào)MCU”，能夠?yàn)?2位MCU市場帶來前所未有的設(shè)計(jì)靈活性。
1999年，Silicon Labs依靠收購Cygnal Integrated Products公司進(jìn)入MCU領(lǐng)域，在8位市場耕耘數(shù)載，頗有收獲。此番高調(diào)進(jìn)軍競爭激烈的32位市場，自然是“沒有金剛鉆，不攬瓷器活”。但為什么沒有選擇眼下大熱的M4內(nèi)核？該公司單片機(jī)產(chǎn)品線總經(jīng)理Mike Salas給出的解釋是，在經(jīng)過大量調(diào)查之后發(fā)現(xiàn)，Silicon Labs認(rèn)為目前的M3市場遠(yuǎn)沒有達(dá)到飽和狀態(tài)，公司還有大量的市場空間。
Silicon labs單片機(jī)產(chǎn)品線總經(jīng)理Mike Salas
Salas表示，要想實(shí)現(xiàn)業(yè)界最靈活的32位ARM單片機(jī)，就必須要克服設(shè)計(jì)中的8個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：首先是縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，其次是外設(shè)規(guī)劃，接下來依次為模擬性能、系統(tǒng)級(jí)規(guī)劃、減少BOM成本、簡化設(shè)計(jì)、最小化功耗和上市時(shí)間。“我們始終堅(jiān)信，未來創(chuàng)新應(yīng)該是應(yīng)用驅(qū)動(dòng)性而不是技術(shù)驅(qū)動(dòng)性?！盡ike強(qiáng)調(diào)說，“尤其是在使用同一內(nèi)核的市場上，產(chǎn)品競爭非常激烈，如何實(shí)行產(chǎn)品開發(fā)的差異化、本地化以及如何提升產(chǎn)品的性價(jià)比，正成為半導(dǎo)體廠商2012年必須面對(duì)的挑戰(zhàn)?！?BR>
為何將“縮短設(shè)計(jì)時(shí)間”列為八大挑戰(zhàn)之首？他進(jìn)一步解釋說，如今嵌入式開發(fā)人員既要在有限時(shí)間內(nèi)滿足復(fù)雜和多變的設(shè)計(jì)需求，同時(shí)也要滿足嚴(yán)格的成本和功耗預(yù)算。目前許多32位MCU產(chǎn)品缺乏一定的架構(gòu)靈活性，尤其是引腳和外設(shè)位置分配，更加大了產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度?；诖?，通過利用Silicon Labs專利的雙crossbar技術(shù)和基于GUI的AppBuilder軟件，開發(fā)人員能夠更容易的選擇所需模擬和數(shù)字外設(shè)，并為外設(shè)分配引腳，從而簡化PCB布線，最大程度減少PCB層數(shù)，并最終降低系統(tǒng)成本。
Silicon Labs此番將Precision32系列定義為“混合信號(hào)MCU”，自然是希望通過把模擬/混合信號(hào)方面的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到新型的32位MCU，使其具備精確模擬外設(shè)功能集和靈活的I/O系統(tǒng)。但其實(shí)，目前相當(dāng)多的MCU廠商也在模擬和外設(shè)的集成方面鉚足了功夫，Silicon Labs到底強(qiáng)在哪里？
Salas認(rèn)為，僅以外設(shè)為例，就能看出Precision32系列具備的競爭優(yōu)勢：
1.集成先進(jìn)鎖相環(huán)(PLL)的精密振蕩器，無需昂貴的8MHz晶體，可以為無外部晶體的USB操作提供所需的高精度時(shí)鐘，同時(shí)內(nèi)核可以獨(dú)立工作在1-80MHz任何頻率。
2.內(nèi)部5V電壓調(diào)節(jié)器使MCU可直接從USB或5V電源供電，無需外部穩(wěn)壓器。
3.六個(gè)高驅(qū)動(dòng)I/O(每個(gè)高達(dá)300mA)，可直接驅(qū)動(dòng)高功率LED、小馬達(dá)、蜂鳴器和功率MOSFET，并可以作為升壓轉(zhuǎn)換控制器。[!--empirenews.page--]
4.電容觸摸通道多達(dá)16個(gè)，減少按鍵、滑動(dòng)條或滾輪應(yīng)用中額外需要的觸摸傳感器IC。
5.完整的USB2.0 PHY和模擬前端，可直接連接到USB控制器接口，而其他大多數(shù)MCU需要外部USB上拉電阻和終端電路。
功耗方面，Silicon Labs提供的資料顯示，與其它同類32位方案相比，Precision32系列的工作電流最高可減少33%(在80MHz時(shí)22mA或275μA/MHz)，休眠電流降低100倍(0.35μA，啟動(dòng)RTC并且4KB RAM內(nèi)容保留)。此外，多種電源模式和時(shí)鐘選項(xiàng)使開發(fā)人員能夠在特定性能水平下，優(yōu)化嵌入式設(shè)計(jì)并達(dá)到最低功耗。
Precision32系列產(chǎn)品包括32位SiM3U1xx和SiM3C1xx MCU產(chǎn)品，具有引腳兼容的集成USB和非集成USB功能選項(xiàng)。通過提供高度集成的靈活架構(gòu)，以及豐富的外設(shè)集、超低功耗和可免費(fèi)下載的基于Eclipse開發(fā)工具，Precision32系列產(chǎn)品適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，包括便攜式醫(yī)療裝置、銷售終端外設(shè)、電機(jī)控制、工業(yè)監(jiān)控、條碼掃描儀、光學(xué)觸摸屏接口、傳感控制器和家庭自動(dòng)化系統(tǒng)等。
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