意法半導(dǎo)體：突破4nA超低功耗，STM32L4做到了

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日前，整合了意法半導(dǎo)體（ST）的超低功耗微控制器技術(shù)及其在ARM Cortex-M4內(nèi)核領(lǐng)域積累的多年經(jīng)驗(yàn)的STM32L4微控制器系列正式亮相，面向下一代節(jié)能型消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)、醫(yī)學(xué)和計(jì)量產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域提供了最新的解決方案。

業(yè)內(nèi)最好的EEMBC ULPBench成績(jī)，從何而來(lái)？

據(jù)悉，STM32L4新系列中的兩款產(chǎn)品STM32L476和STM32L486基于運(yùn)算頻率為80MHz的ARM Cortex-M4處理器內(nèi)核，內(nèi)置浮點(diǎn)運(yùn)算單元可支持DSP指令。

根據(jù)EEMBC (Embedded Microprocessor Benchmark Consortium 嵌入式微處理器基準(zhǔn)評(píng)測(cè)協(xié)會(huì))最新發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)化ULPBench超低功耗微控制器能效對(duì)比評(píng)測(cè)中，意法半導(dǎo)體的STM32L4系列微控制器獲得了150.7分ULP-Mark，為業(yè)內(nèi)目前的最高成績(jī)。

意法半導(dǎo)體微控制器產(chǎn)品部總經(jīng)理Michel Buffa表示：“STM32L4系列獲得了150.7分的業(yè)內(nèi)最好測(cè)試成績(jī)，這說(shuō)明現(xiàn)在的設(shè)計(jì)人員無(wú)需以犧牲功耗為代價(jià)，便可以得到更高的性能和更大的存儲(chǔ)容量?！?/p>

那么高成績(jī)的背后，是什么樣的技術(shù)在支持？

意法半導(dǎo)體（ST）微控制器產(chǎn)品部產(chǎn)品線市場(chǎng)經(jīng)理Jean Julien Pegoud介紹說(shuō)，STM32L4微控制器充分利用了意法半導(dǎo)體豐富的低功耗技術(shù)，包括根據(jù)不同處理需求調(diào)整功耗的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整、內(nèi)置FlexPowerControl的智能架構(gòu)和有7個(gè)子模式選項(xiàng)的電源管理模式，其中包括停機(jī)、待機(jī)和最低功耗30nA的關(guān)機(jī)模式。意法半導(dǎo)體的批量采集模式能使處理器在低功耗模式下仍可與通信外設(shè)高效交換數(shù)據(jù)。

Jean Julien Pegoud強(qiáng)調(diào)，STM32L4系列和STM32L1、STM32L0最大的不同之處便是工藝。STM32L0和STM32L1系列采用了110納米工藝，而STM32L4系列則采用90納米工藝，這是它能夠?qū)崿F(xiàn)超低功耗的首要基礎(chǔ)。

意法半導(dǎo)體（ST）微控制器產(chǎn)品部產(chǎn)品線市場(chǎng)經(jīng)理Jean Julien Pegoud

那么，超低功耗究竟低到什么程度？

Jean Julien Pegoud給出了4nA這樣一個(gè)頗為意外的答案。他指出，5年前可能500nA或300nA便是我們談?wù)摰凸牡耐ǔ７秶?，而此前發(fā)布的STM32L1和STM32L0系列已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)幾十納安的最低功耗。但技術(shù)的極限突破總是一往無(wú)前，今天的STM32L4已經(jīng)可以在電池供電模式下實(shí)現(xiàn)驚人的4nA 最低功耗。

當(dāng)然，能夠?qū)崿F(xiàn)能效和性能最大化，并同時(shí)確保低功耗，除整合低功耗的制造技術(shù)外，STM32L4還受益于智能架構(gòu)與通信外設(shè)。

STM32L4智能架構(gòu)使微控制器能夠在內(nèi)核、DMA控制器、存儲(chǔ)器和外設(shè)之間并行傳送數(shù)據(jù)和指令，進(jìn)一步提升性能和能效。FlexPowerControl是智能架構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能省電設(shè)計(jì)，當(dāng)微控制器處于低功耗模式時(shí)只保留I/O電平，使SRAM保持待機(jī)狀態(tài)，管理特定外設(shè)與I/O端口的獨(dú)立電源。

STM32L4系列的另一個(gè)附加優(yōu)勢(shì)是，意法半導(dǎo)體的自適應(yīng)實(shí)時(shí)加速器能夠使微控制器在無(wú)等待狀態(tài)下執(zhí)行閃存內(nèi)的代碼，處理性能高達(dá)100DMIPS，而功耗僅為100μA/MHz。高達(dá)1MB的雙區(qū)閃存可支持復(fù)雜應(yīng)用和讀寫(xiě)同步功能，并提供一個(gè)128KB的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。

值得一提的是，當(dāng)微控制器進(jìn)入深度睡眠的節(jié)能模式，總體電流降至數(shù)百個(gè)微安時(shí)，兩個(gè)具有采樣和保持功能的12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器仍會(huì)照常工作。

STM32L486集成了一個(gè)符合高級(jí)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)的256位硬件加密協(xié)處理器，結(jié)合STM32L4的其它功能，例如獨(dú)立電池備用域及防篡改輸入功能，該加密處理器為智能電表等安全型應(yīng)用提供一個(gè)強(qiáng)大的產(chǎn)品平臺(tái)。

此外，為解決散熱性能對(duì)某些應(yīng)用的挑戰(zhàn)（例如在封閉或高溫環(huán)境中使用微控制器），意法半導(dǎo)體還推出了工作溫度高達(dá)125°C的STM32L4系列產(chǎn)品。

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應(yīng)戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)：從傳統(tǒng)表計(jì)到可穿戴支付

Jean Julien Pegoud表示，Cortex-M4的高性能表現(xiàn)以及DSP功能、智能模擬功能和豐富的數(shù)字接口功能，使STM32L4系列非常適用于智能聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應(yīng)用，以及各種工業(yè)、醫(yī)療和消費(fèi)性電子產(chǎn)品。

針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)，Jean Julien Pegoud指出智能表計(jì)和傳統(tǒng)的工業(yè)表計(jì)市場(chǎng)是STM32L4系列重點(diǎn)的領(lǐng)域。從大方向來(lái)講是在物聯(lián)網(wǎng)的趨勢(shì)和體系之內(nèi)，從具體方向來(lái)講又與可穿戴和醫(yī)療保健有著密切的聯(lián)系。

Jean Julien Pegoud進(jìn)一步解釋說(shuō)，STM32L4產(chǎn)品線通過(guò)提供可直接連接數(shù)字麥克風(fēng)的接口，省去了外圍電路，并直接處理麥克風(fēng)的數(shù)據(jù)信號(hào)。同時(shí)，STM32L4提供了一個(gè)有特別設(shè)計(jì)的BAM批采集模式，即當(dāng)CPU沒(méi)有使用數(shù)據(jù)時(shí)，傳感器也可以將數(shù)據(jù)發(fā)送并集中到一起。

在傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域，當(dāng)傳感器在室外溫度達(dá)到125攝氏度又同時(shí)需要低功耗時(shí)，STM32L4能在這個(gè)環(huán)境下正常工作，并能夠支持CAN總線傳輸。

在可穿戴領(lǐng)域，近兩年的一大應(yīng)用發(fā)展方向便是金融支付。而STM32L4可以提供SWP接口，使用戶在做金融支付的設(shè)計(jì)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)Smart Card接口協(xié)議。

傳統(tǒng)鏈條＋利益鏈共享＝新型生態(tài)系統(tǒng)

意法半導(dǎo)體（ST）中國(guó)區(qū)微控制器市場(chǎng)部高級(jí)經(jīng)理曹錦東表示，從2007年6月STM32F1產(chǎn)品線發(fā)布至今，意法半導(dǎo)體共有低功耗、主流到高性能等八大產(chǎn)品線。在過(guò)去的8年里，意法半導(dǎo)體每年都會(huì)發(fā)布1到3個(gè)產(chǎn)品線。今天，意法半導(dǎo)體已經(jīng)形成了從低功耗到低成本、從高性能到超高性能的完整產(chǎn)品覆蓋。

意法半導(dǎo)體（ST）中國(guó)區(qū)微控制器市場(chǎng)部高級(jí)經(jīng)理曹錦東

針對(duì)最新的STM32L4系列在中國(guó)市場(chǎng)的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)，曹錦東認(rèn)為主要分為兩個(gè)方面。一個(gè)挑戰(zhàn)是意法半導(dǎo)體如何更好的讓用戶體驗(yàn)到STM32L4真正的高性能和低功耗，理解這款產(chǎn)品能夠產(chǎn)生的附加價(jià)值。第二個(gè)挑戰(zhàn)，是如何通過(guò)現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)，把意法半導(dǎo)體創(chuàng)新的技術(shù)完美的體現(xiàn)出來(lái)。

曹錦東強(qiáng)調(diào)，意法半導(dǎo)體提供芯片給代理商、增值零售商、增值服務(wù)商，通過(guò)它們銷售到最終的用戶，這是傳統(tǒng)鏈條式的通力協(xié)作模式。然而近兩年，這個(gè)模式已經(jīng)不足以滿足客戶的需求，因?yàn)榭吹搅嗽谖锫?lián)網(wǎng)等更快速發(fā)展的行業(yè)中需要更多的系統(tǒng)和軟件支持，僅僅依靠原廠和代理商已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求。所以，在未來(lái)，大家在新型的生態(tài)系統(tǒng)里都會(huì)找到自己的利益切入點(diǎn)。通過(guò)整合及黏合，把自己的部分變成快速有效的解決方案。甚至，過(guò)去的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都有可能成為新型生態(tài)系統(tǒng)中的合作伙伴。最終，一個(gè)更大的生態(tài)系統(tǒng)將會(huì)形成。

目前，STM32L4系列產(chǎn)品現(xiàn)已接受大客戶訂購(gòu)樣品，預(yù)計(jì)于2015年第二季度量產(chǎn)。其中，STM32L476采用LQFP64封裝。

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