“金刚狼”缘何得以续写MCU超低功耗传奇

 　　物联网靠什么落地?

　　当然嵌入式系统，低能耗的小系统将成为物联网信息采集和处理的原始触角。因此，小系统对零部件都提出了降低功耗的需求，微控制器(MCU)作为小系统的核心部件首当其冲地要充当低功耗革新的急先锋。

　　于是乎，各位MCU领域的领先厂商都纷纷推出全新架构的MCU产品，不断把功耗向下拉动。这不，创造了业内MCU最低功耗保持者MSP430的美国德州仪器公司，迫不急待地在今年2月份宣布推出“金刚狼”平台，德州仪器微控制器业务部总经理Scott Roller宣称在此平台上开发的MCU产品将比市场上所有竞争对手的功耗低50%。9月份，德州仪器半导体事业部MCU业务拓展经理吴健鸿再次表示，保持业内功耗最低标准的“金刚狼”产品将于10月底上市。

　　如果别人出此豪言，可能会被当做狂言，而它确立这一目标的正是德州仪器公司则不得不令人侧目。综合Scott Roller和吴健鸿两次发布的信息，可以清晰地概括出“金刚狼”新平台在低功耗方面的三大创新。

　　且看它是如何实现的。

　　工艺的创新：重新设计130nm工艺节点

　　以缩小线宽为目标工艺的创新一直是沿着摩尔定律行进，这是最基础的工作，然而这还不够。据德州仪器微控制器业务部总经理Scott Roller介绍，“金刚狼”平台在IC设计130nm工艺部分还做了一些很特别的设计。这种独特的工艺是联合电源部门一起研发出来的，可以做到很低功耗，包括超低漏电流工艺技术。同时这种独特的工艺还保证了宽温范围内，“金刚狼”产品可以实现低功耗的一致性。

　　FRAM存储器：每bit功耗降低250倍

　　把FRAM引入到MCU，是德州仪器公司在“金刚狼”平台中的重要创新。相比较当前大多数MCU中使用的FLASH，FRAM是目前全球最低功耗的存储器技术。

　　据吴健鸿介绍，在一般的MCU中通常用Flash(闪存)存储代码，用EEPROM存储数据.。当需要对片上Flash 擦写时,MCU内部需要专门的升压电路讲电源电压(通常3.3V)升十几伏，才能执行Flash擦写操作,所以MCU在写Flash的时候是特别耗电的。

　　FRAM可以带来哪些改变呢?FARM的好处之一就是在执行擦写时较低的电压可以实现,不需要升压电路，而且FRAM写入速度比一般的Flash写的速度要快很多倍。所以基于FRAM的上述两个优势MCU在写FRAM时的功耗可以比MCU写Flash时功耗低250倍。

　　基因：经过考验的MSP430的低功耗架构

　　“金刚狼”是一个新的品牌，它继承了MSP430低功耗优秀基因，因此在低功耗方面有着先天的优势。MSP430是一款经过市场检验的超低功耗产品，已经在低功耗MCU产品中保持20年的记录。

　　Scott Roller表示，在设计任何一款MCU内核的时候，一直都需要去考虑到底你要怎么样把MCU设计为低功耗，在低功耗的部分要考虑最重要是两个事情。第一，当你在跑程序，在一般运行的时候，你的功耗是多少。第二，当你在不同的睡眠状态的时候，你的功耗是多少。所以，在我们设计这个MSP430时，可以提供七种不同低功耗模式,客户可以根据不同选择相应的模式,已实现系统最低功耗，而且当MCU在睡眠状态的时候，我可以做到功耗更低。

　　除了看MCU的内核以外，也要看片上的其他器件的功耗。MSP430还有一个卖点就是我们在模拟的部分。所以，当我们在看整体的低功耗的时候，除了内核要跑低以外，ADC的的功耗同样要低，这样把这些加起来才是低功耗的要求。

　　组合拳：软件的配合不可或缺

　　系统的低功耗实现离不开软件的帮助，“金刚狼”平台在软件部分同样可以配合顾客低功耗的要求，德州仪器有一个MSP430Ware软件包用于配合“金钢狼”，在这个软件包里我们已经考虑到很多低功耗的要求，所以用MSP430Ware直接驱动的话，可以满足客户低功耗的要求。

　　另外一个低功耗的工具是一个代码优化工具，它可以帮用户你做的代码到底在哪一部分，什么样的功耗高一点，提供建议给用户，你要怎么改你的代码才可以把整个系统功耗降低，这是I/O部分可以提供的。

　　还有一个实时能耗跟踪功能，让用户看到到底这个系统在什么地方用电会比较多，这样可以优化部分硬件，把功耗降低。

　　附：“金刚狼”名称的由来

　　为什么选择Wolverine(金刚狼)这个名字呢?可能看过电影的朋友知道，在X-Man里有Wolverine这个主角，他很厉害，用手掌可以把东西切开一半，所以我们在想怎么把功耗降低。另外，在《Wolverine》电影里他是一个长生不老的人，所以我们这个产品如果是超低功耗，电池会保持很长的寿命，为什么选择这个名字呢?就是因为我们觉得这个产品可以让用户设计更长寿命的产品。