【撰文/朱致宜】
舉例而言,美商Microchip的微控制器產品線,有20%的MCU產品屬於低功秏,而香港商意法半導體(ST)的低功秏產品也佔了MCU產品的 25%,並預計在兩年內擴展到30%。台灣MCU產品比重最重的IC業者盛群半導體,2010年11月底截止,已經售出376萬顆低功秏MCU。
不錯過商機
技術與商機互蒙其惠
事實上,商機與技術其實是互蒙其惠的共生關係,技術有了突破、才有新的應用;有新的應用需求,才有預算投入新技術的研發。環保、節能是世界共同的趨勢,長 期被指責為啃噬資源的大怪獸,於情,科技業者必須善盡企業責任;於法,各國政府都已祭出強力政策,就是意圖汰換對環境不友善的電子產品。
美國聯邦政府2009年編列3億美金,提供消費者購買節能家電最高200美元的補助津貼;而中國政府除了持續執行家電下鄉政策以刺激消費之外,也以新的家 電耗能標準、招標限制提高進入中國家電市場的「質門檻」;因此,許多原先不在目標範疇內的家電產品,為了同時達到效能與功秏的要求,紛紛投入低功秏MCU 的麾下。
大型家電為例,傳統上使用單向交流馬達就可以靠著電壓/回數速度演算方式,就能做出一個電子驅動的洗衣機。但是時下對洗衣機的要求與日俱增-「省水」、 「省電」、「無噪音」,超出傳統單向交流馬達的能力,這時候,只能呼喚低功秏MCU,驅動三相交流馬達相救了。從本身的節能開始做起,未來房子內的各個裝 置都要走向低功秏,比如煙霧偵測器、各類遙控器,甚至智慧電表;商機的最高處,就是打造一個彼此互聯的智慧能源網絡,因應家電使用狀況給予不同的低功秏調 節。
此外,近年消費性電子商品與電腦產品隔閡日小,從最現實的角度來看,智慧生活的抬頭、讓消費性電子產品功能需求越來越高、設計越來越複雜,在在製造了品牌 商不得不採用低功秏MCU的契機。意法半導體大中華暨南亞區產品行銷經理楊正廉說,只要是吃電池的裝置,就是低功秏MCU能夠攻城掠地的目標。
這些商機,有些來自舊有的電子產品,如:GPS、智慧型手機;有些則是應運而生的新產品,如:3D眼鏡、平板裝置。在居家醫療商品方面,對於低功秏MCU 的需求也日漸看漲,新唐科技微控產品中心協理林任烈就說,血氧儀、血糖計…等應用,都需要高效能、高省電的低功秏MCU商品。再「大」一點的例子,就是從 單純的家電轉而進化成三頭六臂的「智慧電視」,談到電視,許多人已經把它的分類轉移至消費性電子。過去中國三四級城市多以映像管電視為銷售大宗,但今年平 面電視卻勢如破竹地以全面性姿態太舊換新。盛群半導體總經理高國棟就說,商機不僅在電視、還擴展到控制聯網電視的新型遙控器,目前,盛群正與中國四川長虹 家電合作開發聯網電視產品。
不犧牲效能
他們如何達到低功秏?
低功秏顧名思義,就是要讓整個控制器的耗電量達到最低。達成的方式大概有以下三種:降低工作模式時的功秏、減少休眠模式的功秏、以及縮短由休眠到工作的喚醒時間。
工作模式時的功秏減低是最先被克服的任務,目前推出低功秏MCU的廠商多半已經做到。其中最大眉角在於,必須利用較低的系統頻率或運行電壓來節省功耗,但 是不可以影響到產品的效能。整合電源管理是一個不錯的方法,在此領域有著墨的廠商如TI,ST,Silicon Labs都有相映措施。Silicon Labs微控制器產品行銷總監Mike Salas表示,整合專有的DC-DC轉換器,可以讓運作模式的操作電壓降至0.9V,原本必須使用2顆電池才能操作、也可因此而只要1顆就能使用相同功 能。
而休眠模式的功秏控制,業界的共識可分成兩方向:向下壓低休眠時的最低功秏,以及,提供不同等級的待機模式。楊正廉說,現在的低功耗MCU就像是可分段調 光的照明燈具,不再只有「on/off」兩種選擇。可以針對不同的省電模式進行動態調整,依據使用狀況不同,自動關閉不需要的功能,至低的功耗僅 0.27A,幾乎是個電表無法偵測出來的數字。而Microchip先進微控制器架構部門產品行銷經理Jason Tollefson則說,在深度睡眠模式之下,必須確保設計人員依然能夠使用計時器、即時時鐘、電壓異常重置(brown-out reset)以及中斷(interrupt)以喚醒元件。
從終端產品的角度看,需要低功秏MCU,許多是屬於長時間休眠狀態、但是只要需要工作,就必須迅速站上崗位開始運作,最簡單的例子就是煙霧偵測器,如果啟 動不即、事態可就嚴重了。從MCU本身的設計來看,從休眠到運作的轉換時間如果太長,等於白白浪費了等候期間的電流損耗。所以,要從低功耗到超低功耗,一 分一秒都得錙銖必較。
Mike Salas強調,降低功秏的三項要素都很重要,但最重要的事情是齊頭並進才能集其大成。楊正廉也說,休眠時保持超低功耗固然重要,但在此之外,也務求迅速喚醒、以最低功秏完成工作後,再以最快速度回歸休眠狀態;才能將整體系統層級的功耗降到最低。
不背離趨勢
功秏超低 功能可不低
達到低功耗就夠了嗎?可不。現在的低功秏MCU產品功能齊備,五花八門之貌拿來與其他定位的MCU產品相比,毫不遜色。在整體產品性能的發展上,各家廠商 的趨勢也都大致相同。其中最明顯的例子就是各家產品逐漸向ARM核心靠攏。除了Microchip選擇MIPS處理器外,較為逆向操作的就是瑞薩電子,透 過與NEC的合併取得其獨有的78K核心架構,整合為RL78的新世代架構。
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