超低功耗MCU之战拉开帷幕

由于在三表、医疗、短距离无线联网、安防、家电甚至远程控制方面都具有相当诱人的应用前景，超低功耗MCU技术正在受到各大半导体厂商的关注， Freescale与TI最近相继发布了其在此项技术方面的最新突破。巧合的是，两家公司似乎在有意回避来自对手的竞争——前者发布的两款Flexis系列MCU分别采用了8位和32位的架构，后者带来的则是16位的MSP430 MCU。此外，瑞萨科技也早已在超低功耗MCU领域耕耘多年，而凭借母公司Swatch集团在手表行业所积累的经验，来自瑞士的EM Microelectronic也加入了竞争者的行列。

错位竞争

TI的首款 MSP430系列产品F/C11xx于2000年面世，此后该公司又相继推出了F12xx、F13x-F14x、F15x-F16x等型号，从而将DA、 AD以及乘法器等功能渐渐囊括进来，逐渐形成了较为全面的1系列产品线。不过，为了满足特殊仪表的需求，该公司又在1系列基础上添加了LCD驱动模块，并进行了一定的细分，4系列产品线架构开始成型：针对血糖仪的FG46x、针对热表/水表的F41x、针对电表的FE系列以及针对流量表的FW系列。尽管应用方向上有所区分，但1系列与4系列MSP430都同属8MIPS阵营。然而很快，对于更高性能的需求出现了，这催生了运算速度高达16MIPS但功耗却只有1系列一半的2系列MSP430的出现。

最新加入MSP430大家族的两款产品型号分别为MSP430F47x4和 MSP430FG42x0。其中，拥有100个管脚的MSP430F47x4频率高达16MHz，内含60KB闪存和2.5KB的RAM。特别需要指出的是，它还创造了MSP430家族4系列产品线中的四个“第一”：第一款具有16MIPS性能、第一款拥有4个16位∑-⊿ AD转换器、第一款配置了32x32位硬件乘法器以及第一款提供了2个USCI的4系列产品。据称，该芯片最早定位于日本的2相电表市场，但目前已经能够用于其他需要4个16位∑-⊿ AD转换器以及32x32位硬件乘法器的应用，比如具备防窃电功能的电表。

与功能强大的 MSP430F47x4相比，MSP430FG42x0所对应的市场要更加细分一些。这款面向中低端成本血糖仪市场提供的MCU拥有中型片上系统，内含 32KB闪存和256B的RAM。其RTC电流低于2μA，这意味着高达10年的电池寿命。MSP430FG42x0的其他亮点还包括：零功耗的欠压保护 (BOR)、2个功率放大器、12位数模转换器、SD16_A模数转换器以及32 个GPIO总线接口。

TI将在2007年第三季度开始供应上述两款芯片的样片。但选择这个时候可能就要面临来自飞思卡尔公司的竞争。在不久前举行的飞思卡尔技术论坛上，后者发布了其两款同样以超低功耗为应用目标的Flexis系列MCU。飞思卡尔表示，将在今年7月份推出两款产品的早期样片，并于11月份开始量产。这显然和MSP430的新品发布撞了档期。

飞思卡尔的两款超低功耗MCU分别是：第一款带128KB闪存基于S08内核的MC9S08QE128和第一款基于 ColdFire V1内核的器件MCF51QE128。该公司称，Flexis系列是其Controller Continuum路景图中8至32位的兼容连接点——设计人员可以将研究成果在8位MCU和更高性能的32位MCU之间进行相互移植。毫无疑问，打头阵的两款产品无疑具有重要的市场战略意义。“随着普通消费与工业设备变的越来越小、越来越先进和便于携带，提高功效和延长电池寿命就成了关键的要求，而设计 Flexis QE128的目的就是通过可降低运行电压和电流的优化外设来满足这些要求。”

有趣的是，两家公司“很有默契的” 选择了对方没有进入的领域，从而形成了TI以16位MCU为主打而飞思卡尔耕耘8位和32位产品的错位竞争局面。不过，TI MSP430微控制器总监Mark Witt却表示，TI之所以选择从16位产品切入，是因为“有太多竞争者在提供8位产品。”他指出，16位产品比8位具有更多的有点，而且对于8位市场也同样适用。

超低功耗MCU市场潜力无限。

低功耗技术各显神通

超低功耗MCU市场不仅仅只有TI和飞思卡尔两家竞争者。在此之前，瑞萨科技就已经推出了H8/300L、H8/300H、H8S/2268组和 H8S/2264组三个系列的超小功率(SLP)MCU。其中除了H8/300L为8位产品之外，其他皆为16位架构。此外，该公司还在几个月前表示，正在研发新的CPU架构，其中就有基于现有H8S 16位CPU进行的创新。据称，新的CPU架构将进一步扩展在低功耗上的性能。“通过使用这种新的架构，瑞萨旨在将代码大小减少30%，CPU功耗降低 50%。”

来自瑞士的EM Microelectronics也是超低功耗MCU市场的有力竞争者之一。该公司的EM6812就是面向以电池供电长时间工作的应用。据称，这个8位的 RISC架构产品执行每条指令只需2个时钟周期，且在使用5M晶振时，可能达到2.5MIPS的速度。此外，其功耗也很有竞争力，可达到 2200MIPS/WATT。而内置的掉电检测和电源检测功能确保设备工作在低电压环境。，

为了尽可能的降低Flexis QE128的功耗，飞思卡尔所作的工作可谓不遗余力。首先，MC9S08QE128与MCF51QE128能够运行一个外部32千赫的可编程、消耗电流小于1μA的振荡器。其次，两款芯片还配备了一个内部电压调节器，可帮助将系统从停止模式下快速唤醒(唤醒时间6μs)。另外，Flexis QE128设备在停止模式下的功耗也相当具有竞争力——最低功耗停止模式下所需的电流仅为370nA。最后，采用时钟门控技术后，通过将时钟关闭到未启用模式，还可将运行模式的功耗再降低三分之一。

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