超低功耗MCU是如何实现的？

2万 · 2015-5-22 20:23

低功耗与高性能、高集成度、低成本一起，一直是各大半导体厂商追逐的目标，特别是微控制器(MCU)这样的智能芯片，每次发布的新器件，其功耗总是在逐步递减。但是随着物联网和可穿戴设备的“疯狂入侵”，循序渐进式的功耗优化已经不再是超低功耗MCU的游戏规则，而是“突飞猛进”模式，与功耗相关的很多指标(如ULPBench得分)都不断刷新记录，而记录的保持者往往只能“笑傲江湖”几个月甚至几天，就被竞争者KO。
总地来说，厂商们都是在内核架构、多种工作模式和休眠模式、优化的外围设备(如ADC)及其时钟需求、多样的电源范围这些方面进行重点研究，以降低功耗。
本文以、爱特梅尔(Atmel) SAML21J18A为例，看看它的低功耗究竟是怎样炼成的!
Atmel SAML21系列(SAML21J18A-UES)
低功耗性能：只消耗35 mA/MHz，睡眠模式下只有200 nA
ULPBench得分：185.8
内核:ARM Cortex-M0+
低功耗原因：5种不同的电量范围使用不同的资源，以提高能效;分别为CPU和外围设备创建一个IRQ线索，以实现分层中断。其他原因还包括以下几点：
 空闲、待机、备用、睡眠模式;
 sleepwalking接口;
 静态和动态功率门控结构;
 后备电池支持;
 两种性能水平;
 Embedded buck/LDO稳压器支持实时动态的选择;
 低功耗接口。
ULPBench测试环境：SAML21 Xplained Rev2