引“狼”入室，TI繼續(xù)增強(qiáng)MCU實(shí)力
TI 超低功耗金剛狼MCU助力邁近“無(wú)電池世界”
2012-03-08
作者：電子技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)記者：陳穎瑩
記者每天都接觸很多設(shè)計(jì)案例，其中有關(guān)德州儀器（TI）嵌入式處理器的，大多都是DSP和MPS430微控制器（MCU）。而近幾年微控制器市場(chǎng)迅速發(fā)展，2011年嵌入式處理市場(chǎng)預(yù)計(jì)為180億美元，其中DSP只占30億美元，微控制器則是高達(dá)150億美元。德州儀器 (TI) 副總裁，微控制器業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Scott Roller向記者介紹：“2011年TI嵌入式處理產(chǎn)品收入預(yù)計(jì)達(dá)21億美元，MCU的份額不到一半，其中MSP430仍是TI收益最多的MCU。”
面對(duì)如此龐大的MCU市場(chǎng)，TI還有很大的發(fā)展空間，近3年在MCU上的投資越來(lái)越多，把很多優(yōu)質(zhì)資源也轉(zhuǎn)移到MCU上。單從最近一年來(lái)看，TI在2011年1月推出了性價(jià)比非常高的浮點(diǎn)器件C2000 Piccolo F2806x MCU，5月發(fā)布了超低功耗MSP430FR57xx FRAM MCU，6月又推出了面向嵌入式控制的C28x + Cortex-M3 雙核MCU C2000 Concerto，9月又先后發(fā)布了基于Cortex-R4F的Hercules 安全MCU以及65nm 基于Cortex-M4 的Stellaris MCU，今年2月初TI成為第一個(gè)量產(chǎn)Cortex-M4 MCU的公司，2月底最新推出了全球最低功耗“金剛狼(Wolverine)”MCU平臺(tái)。Scott表示：“過(guò)去5年，TI MCU的份額在不斷增長(zhǎng)，我們希望把在C2000和MSP430上的成功移植到Stellaris和Hercules MCU產(chǎn)品線上，它們將被應(yīng)用到更廣的領(lǐng)域，如安全、人機(jī)界面、交通運(yùn)輸和醫(yī)療等，讓世界更智能、更環(huán)保、更健康、更安全和更精彩。TI的一個(gè)大方向是希望在未來(lái)4年把整個(gè)MCU的收益翻倍，與我們的DSP能平分秋色。”
有人要問(wèn)了，憑什么從其他平臺(tái)轉(zhuǎn)到TI MCU平臺(tái)呢？Scott給出了頗具說(shuō)服力的答案：“首先，我們有售價(jià)從25美分~15美元不等的1 000 多款MCU產(chǎn)品，其應(yīng)用領(lǐng)域也無(wú)所不在，它們是專(zhuān)為通用、超低功耗、ARM、實(shí)時(shí)控制和安全應(yīng)用而優(yōu)化的平臺(tái)，而3年前TI只有200多款MCU。其次，TI提供幾百種軟件庫(kù)以及評(píng)估和專(zhuān)用工具，如馬達(dá)控制算法和底層驅(qū)動(dòng)，從而幫助客戶簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)工作、縮短設(shè)計(jì)周期。此外，TI還積極投入到新技術(shù)的研發(fā)上以驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新，例如超低功耗、鐵電產(chǎn)品、模擬集成和射頻，使得設(shè)計(jì)人員能夠開(kāi)發(fā)出面向未來(lái)的嵌入式系統(tǒng)。TI 可提供最具影響力的技術(shù)：定制性能、超低功耗、連接性、自然用戶界面、軟件及工具”
針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)，Scott提出了“Design In China, For China”的口號(hào)，足以看出對(duì)中國(guó)的重視。TI不但在中國(guó)設(shè)立了一個(gè)MCU IC設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，而且今年還會(huì)在中國(guó)建立一個(gè)新的MCU產(chǎn)品線，專(zhuān)門(mén)針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)定義和設(shè)計(jì)的MCU會(huì)在這里生產(chǎn)。
Scott還談了對(duì)MCU的看法：其實(shí)MCU用什么內(nèi)核已經(jīng)不是最重要的了，從整個(gè)系統(tǒng)怎樣幫助客戶解決問(wèn)題才最重要，MCU需要在核周邊配備模擬模塊并有強(qiáng)大的平臺(tái)支持。這也是C2000 15年的成功經(jīng)驗(yàn)，它就專(zhuān)注于提供實(shí)時(shí)控制、馬達(dá)控制的解決方案。
金剛狼MCU超低功耗助力邁近“無(wú)電池世界”
讓我們?cè)O(shè)想一下這樣的幾種產(chǎn)品：可依靠收集能量無(wú)線監(jiān)測(cè)生命統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的醫(yī)療墊片；嵌入在運(yùn)動(dòng)鞋中的傳感器可在運(yùn)動(dòng)鞋的整個(gè)使用期限內(nèi)跟蹤使用者的體能狀況；智能程度更高的水表或氣表電池壽命長(zhǎng)達(dá) 15 年（可提供無(wú)線升級(jí)以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的節(jié)能）。隨著TI推出全球功耗最低的“金剛狼”微控制器平臺(tái)，這種更智能、更環(huán)保、“無(wú)電池”的世界很快就將成為現(xiàn)實(shí)，基于該平臺(tái)的首批器件將是MSP430FR58xx 微控制器系列。
這款超低功耗MSP430微控制器平臺(tái)擁有最低的待機(jī)功耗（360 nA）、最低的運(yùn)行功耗（100 μA/MHz）、最低的外設(shè)功耗（75 μA）以及最低的存儲(chǔ)器功耗，與業(yè)界其他任何微控制器相比功耗至少銳減了 50%。Scott從一個(gè)直觀的角度講述了“金剛狼”MCU的功耗到底有多低：MCU比筆記本CPU的用電效率高25倍，而“金剛狼”將把效率提高到CPU的50倍。
“金剛狼”如此低的功耗得益于三點(diǎn)：（1）獨(dú)特的混合信號(hào)超低漏電流工藝技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)眾多的新型低功耗外設(shè)；（2）采用世界上功耗最低的存儲(chǔ)器類(lèi)型FRAM，與基于閃存和EEPROM的MCU相比，其每位能耗下降了250倍，它不失傳統(tǒng)RAM的速度和靈活度，擦寫(xiě)次數(shù)達(dá)到1015而且是100% 非易失性的；（3）繼承和發(fā)揚(yáng)了MSP430的優(yōu)異特質(zhì)，繼續(xù)引領(lǐng)低功耗技術(shù)，在整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)上具有領(lǐng)先的電源效率，擁有業(yè)界領(lǐng)先的模擬集成以及完整的軟件庫(kù)，可最大限度地簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)工作。
Scott著重強(qiáng)調(diào)了TI在工藝技術(shù)創(chuàng)新方面的優(yōu)勢(shì)：“在 180 nm 工藝節(jié)點(diǎn)以下，物理性質(zhì)阻礙了在設(shè)計(jì)中根據(jù)性能高低來(lái)調(diào)整低功耗優(yōu)化漏電流。TI 重新設(shè)計(jì)了130 nm工藝節(jié)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一種混合信號(hào)工藝，其具有10 倍以上的漏電流指標(biāo)改善幅度、15% 的運(yùn)行功耗降幅以及超過(guò) 30 種新型模擬、數(shù)字、電容性設(shè)計(jì)組件。該工藝使得產(chǎn)品能在任何溫度下始終如一地保持低功耗特性。”
在設(shè)計(jì)者越來(lái)越看重的軟件部分，TI提供MSP430Ware 軟件和資源庫(kù)以及低功耗代碼優(yōu)化軟件工具，可以幫助簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并加快產(chǎn)品的上市進(jìn)程。
Scott總結(jié)到：“兩年前，TI最優(yōu)秀的一批工程師聚在一起探討怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)不管從哪一個(gè)角度去看、不管用哪一個(gè)參數(shù)去比較都是全球最低功耗的產(chǎn)品。今天，我們終于達(dá)到了這個(gè)目的，這就是‘金剛狼Wolverine’，它的出現(xiàn)將給更多領(lǐng)域帶來(lái)超越想象的創(chuàng)新應(yīng)用。”
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