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从德州仪器“金刚狼”系列透视MCU低功耗迷局

2012-09-26 23:24:10 来源:与非网记者 高扬

9月21日,德州仪器公司MCU业务拓展经理吴健鸿来京和与非网分享了其最新MSP430产品系列“金刚狼”(Wolverine)的最新进展,并向我们详细介绍了“金刚狼”产品的技术创新点和优异的低功耗特性,这一新产品将在10月底提供样片。


低功耗MCU战局愈演愈烈

 

“金刚狼”自从德州仪器于今年初发布以来一直犹抱琵琶半遮面,此次也算一睹庐山真面目。而就在同一时期,飞思卡尔也带来了其基于ARM Cortex-M0+的产品 Kinetis L(以下简称KL)系列的最新信息。Cortex-M0+最突出的特点也是它的低功耗特性,以及用32位低价位MCU取代8位、16位MCU的强势。一时间让人感觉这两大厂商产品线针尖对麦芒的气势。而近些年来每遇MCU厂商新品发布,我们必能听到的一个词便是“低功耗”,很多厂商都在鼓吹自己的产品是业界最低功耗、超低功耗,除上面提到的两家外还有Microchip的PIC XLP等,不免让我们犯了晕,到底谁才是真正低功耗的,这种低功耗究竟是怎么实现的?

 

我们不妨先来看下低功耗MCU的进化。德州仪器的MSP430应该说是最早提出低功耗MCU的产品,今年刚好是德州仪器MSP430上市20周年,可以想想,早在20年前,德州仪器就开始提出低功耗的MCU概念,而那时消费类产品远没有成气候,MSP430这种低功耗的16位MCU一经上市,很快成为业界宠儿,在很多智能表记、运动保健等微控制应用中被大量采用,也为德州仪器MCU产品在微控制市场上的份额贡献不小。

 

但随着消费类产品和全球节能降耗的迅速发展,以及ARM低功耗内核的出现,给德州仪器的MSP430产品带来不小冲击。尤其是这两年的Cortex-M0和今年刚推出的Cortex-M0+,这两款32位的内核都面向入门级MCU设计,基于M0的MCU已有多个半导体厂商可以供货,基于M0+的产品飞思卡尔已经推出,恩智浦也得到了授权,而这两款产品目标就是挤占8位、16位MCU市场。飞思卡尔更在今年的FTF用KL产品直接与德州仪器的MSP430、Microchip的PIC24以及瑞萨的RL78 进行现场PK以显示KL系列优异的低功耗特性,当然,也有人质疑飞思卡尔在拿竞争对手几年前的旧型号跟自己最新的产品对比,是赚取眼球的噱头,无实质可比性,但飞思卡尔借Cortex-M0+直指低功耗微控制应用的雄心已经显露无疑。

 

劲敌间的较量

 

在此背景下,半导体大佬德州仪器自然不可能甘居人后,而作为自己最得意的业界标杆MSP430也不会轻易让出它的市场,于是便有了“金刚狼”系列的诞生,德州仪器称其为“业内最低功耗”的MCU平台。虽然没有明确指出,但我们可以感觉到金刚狼的直接竞争对手包括基于Cortex-M0+的MCU产品。那么这两个系列的产品究竟孰优孰劣,我们没有权威的评测数据,只能从厂商官方提供的一些数据入手,而这些数据是典型值还是极限值也并不能确定,大家权且一读,也欢迎了解它们实际性能的工程师朋友来做出补充或给我们提供更详细的线索。就从影响MCU功耗的几个因素分析如下:

 

从工艺上,金刚狼采用130nm,以及德州仪器独有的混合信号超低漏电流工艺,同时德州仪器强调金刚狼系列可在全温度范围内保持低功耗,这是很多竞争对手的产品做不到的;而飞思卡尔的KL系列采用90nm工艺,同样是低漏电流工艺。这两种工艺究竟有何差别我们不得而知,但我们也知道无论采用何种工艺,最终都要体现在产品性能上才真的有价值。

 

存储器上,从吴健鸿展示的MCU功耗图谱上我们可以看到此次金刚狼能实现超低功耗目标很大程度上源于采用了Ramtron公司的铁电存储器作为片上存储介质。此前在2012年的医疗电子大会上,来自德州仪器的工程师也向我们介绍铁电存储将为未来MCU设计的最佳选择,它的优点很多,包括无需EEPROM、写入功耗降低250倍,以及无限次的擦写次数等;而飞思卡尔KL系列采用的是TFS薄膜存储技术,也是种非易失性存储,属飞思卡尔的专利技术,可以克服浮动栅式闪存在90nm工艺下的很多缺陷。

 

体现在低功耗上,德州仪器的金刚狼系列待机功耗为360nA,其外设12位ADC功耗为75µA,唤醒时间为6.5µs;飞思卡尔KL系列的唤醒时间为4.3µs,其他数据笔者不是很清楚。

 

另外,两大厂商都表示自己产品采用丰富的低功耗外设,有丰富的接口资源,且提供多种低功耗运行模式的选择。吴健鸿也表示,金刚狼系列在硬件上做了很多优化,包括结构优化、集成硬件加速器、全面集成数字和模拟器件等,保证用户用很少的指令代码实现功能设计,实时中断响应也很快。当然,还有软件,两大厂商都表示自己有强大的软件支持,让用户易于操作和设计。

 

以上只是一些简单数据,相信任何一款MCU的优劣都要靠实际应用来检验,是骡子是马拉出来溜溜。德州仪器要加把劲儿,尽快实现金刚狼的量产,毕竟市场先机在竞争激烈的今天显得越来越重要了。


 

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