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MCU供應商競逐低功耗技術競賽

上網時間: 2015年05月05日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:MCU  EnergyMonitor  ULPBench  CoreMark  ULP 

隨著最近一連串的低功率微控制器(MCU)新產品發佈,勾勒出這一產業的最新發展趨勢——MCU供應商正追逐以電池供電的行動裝置等成長中的市場,特別是與物聯網(IoT)有關的領域。利用嵌入式微處理器基準聯盟(EEMBC)去年發佈的ULPBench功率基準,MCU供應商正投入一場較勁低功耗指標的競賽,競相宣佈具有不斷刷新測試結果的新產品,而宣稱在超低功耗處理技術的業界主導地位也不斷地交替著。

儘管這看來就像是一場行銷競賽,但在供應商為了降低功耗而提升自家技術時,開發人員終將成為最後的贏家。

過去,低功耗MCU往往意味著低性能,但隨著供應商不斷為低功耗應用提供越來越強大的MCU,開始對這種關聯性提出挑戰。然而,開發人員卻面臨著如何衡量MCU產品的問題。例如面對裝置提供多種功率狀態時,包括mW/MHz的作業電流與睡眠模式的漏電流等傳統規格,已經變得越來越難評估。同時,在工業領域中,對於低功耗作業特性的描述和規則也經常不一致。

此外,許多應用需要能快速回應事件的長休眠期MCU。在這一類應用中,包括喚醒時間和回到睡眠狀態前執行響應所需的時間等參數,將嚴重影響到MCU實際應用的總功耗。在評估低功耗元件所宣稱的準確度時,這些因素將產生重要影響。

ULPBench標準首先在2014年3月的EEMBC聯盟發佈,目標在於為開發人員提供能‘可靠與合理測量MCU能效’的方法。去年十月,ULPBench以及公開發佈的標準硬體測量平台EnergyMonitor,共同成為MCU供應商如今不斷宣傳的新測試標準。

EEMBC主席Marcus Levy表示,“ULPBench是最嚴格的標準之一。這項標準可在1秒鐘內對MCU執行2萬次時脈週期作業,並在接下來的幾秒內進入休眠。透過這種方法讓每個處理器執行的工作量一樣,從而使執行標準的環境相同。

最終的分數是每10個標準週期中,用1,000除以中間值,得出平均功耗,因此,數值越大就代表功耗越低。

利用ULPBench工具測量MCU核心處理器功耗
利用EEMBC聯盟的ULPBench工具,測量MCU核心處理器在一連串‘睡眠-處理-睡眠週期’期間所使用的功耗。

業界MCU供應商最近利用這項基準發佈了一系列的測試結果,宣稱超越其他公司並佔據暫時的領先地位。一開始是意法半導體(ST)在2月中發佈其STM32L4 MCU系列。這款基於ARM Cortex-M4處理器的產品在ULPBench基準測試中得到了123.5分。一週後,德州儀器(TI)發佈其基於Cortex-M3的SimpleLink C26xx無線MCU系列得到143.6分。

TI不久後又發佈基於Cortex M4F的MSP-432系列,它在ULPBench取得了167.4分,超越自家前不久保持的記錄。然而,TI才剛向媒體簡報這款產品時,愛特梅爾(Atmel)旋即悄悄地發佈了一款經ULPBench測試得到185.5分的產品——基於Cortex M0+的SAM-L21 MCU。

然而,當Ambiq Micro發佈其Apollo MCU測試評分後,上述所有的產品均黯然失色。這款基於Cortex-M4F核心的元件採用次閾值邏輯技術,而且利用邏輯水平比傳統CMOS水平更小的電壓浮動。Ambiq行銷副總裁Mike Salas表示,相較於傳統邏輯,電壓浮動減少不僅可實現更快的開關轉換,而且動態功耗比更低10倍。

低功耗比分超越競賽看來還將持續一段時間,Atmel MCU業務部產品行銷總監Andreas Eieland表示:“低功耗是每家廠商傾注許多研發資源的領域,而且還用比以往更快速的步伐向前進展。也許我們現在的功耗是最低的,但你永遠不知道競爭對手努力的目標。所以,我們也在尋求下一步進展。”

(下一頁繼續:從低功耗競賽取得實際價值...)


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