满足可穿戴式应用　MCU厂力拼低功耗设计

根据研调机构iSuppli统计资料，2012年MCU全球市场排名中，车用电子大厂瑞萨(Renesas)以4.05亿美元稳坐MCU市场第一名宝座，飞思卡尔(Freescale)则以2.34亿美元位居第二，至于以8位元MCU为主的MicroChip，2012年营收达2.10亿元，名列第三，意法半导体MCU营收则达1.32亿美元，晋升全球第四大MCU厂，而触控厂爱特梅尔(Atmel)则列居第五位，营收达到1.20亿美元。

而英飞凌(Infineon)、恩智浦(NXP)、德州仪器(TI)、东芝(Toshiba)及三星电子(SamsungElectronics)则分别盘据全球MCU厂排行榜中的六到十名。

新唐科技微控制器产品中心协理林任烈表示，为了让MCU达到超低功耗的表现，厂商在开发MCU时通常会导入睡眠模式(SleepMode)设计，让MCU在非系统运作高峰期的大部分时间，能够处于低耗电的睡眠状态，进一步降低装置整体运作功耗。

符合穿戴式装置需求的低功耗MCU其操作电流(OperatingCurrent)除须达到180微安培(μA)以下的水准外，在睡眠模式下的待机电流(Stand-byCurrent)也须低于1微安培;不过，当MCU处于睡眠模式时，系统并非完全静止不动，因此如何优化整个装置在MCU处于睡眠模式下的系统设计，让装置更省电，便成了MCU厂商戮力改善的另一重点。

其中，快速唤醒时间即是首要关键。据了解，MCU厂商为了达到节能目的，常在MCU中加入各种运行模式，光是睡眠模式可能就有好几种;以爱特梅尔(Atmel)的SAM4L系列为例，其便可支援睡眠、待机、保存和备用等四种睡眠模式。

因此在多种复杂的运行模式下，如果总是要花上长时间才能让MCU从睡眠模式中唤醒系统，将难以真正降低系统功耗;因此，各家厂商除了导入睡眠模式设计外，亦极为注重如何加速唤醒时间。目前市面上MCU在唤醒时间的表现平均水准约为5～8毫秒(ms)，新唐科技NANO系列的唤醒时间则约为6毫秒。

另一方面，MCU与周边感测器、无线射频(RF)元件的传输介面亦攸关MCU是否能达到有效睡眠模式的关键。林任烈解释，由于睡眠模式中MCU与周边元件的运行方式系随着资料传输速度而变动，也就是资料传输速度愈快，MCU与周边元件唤醒/工作模式切换的时间就愈短;因此，串列周边介面(SPI)、I2C、输入/输出(I/O)接脚等传输介面的设计重点就是「抢快」，愈高速的传输介面才能愈快唤醒MCU，并且缩短MCU处理资料的时间，从而让装置更省电。

现在愈来愈多诉求低功耗与高效能的MCU也开始导入可加快记忆体存取速度的多通道直接记忆体存取(DMA)控制器。据了解，DMA控制器能在不唤醒MCU的状态下执行及分配资料存取;亦即，DMA控制器能将多笔资料分配储存至静态随机存取记忆体(SRAM)及快闪记忆体(Flash)中，待记忆体储存至一定容量后再唤醒MCU使其能一次处理多笔资料，让进入睡眠模式的MCU不会被轻易打扰。

除了上述设计环节之外，芯科实验室(SiliconLabs)则是透过优化低功耗感测器介面(LowEnergySensorInterface,LESENSE)和周边反射系统(PRS)的设计，开发出该公司旗下的超低功耗MCU--EFM32Gecko。该MCU即使进入睡眠模式，各周边元件如类比数位转换器(ADC)等，亦能自行配对、自主性撷取与传递资料。