意法半导体:突破4nA超低功耗,STM32L4做到了

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日前,整合了意法半导体(ST)的超低功耗微控制器技术及其在ARM Cortex-M4内核领域积累的多年经验的STM32L4微控制器系列正式亮相,面向下一代节能型消费电子产品、工业、医学和计量产品应用领域提供了最新的解决方案。

 业内最好的EEMBC ULPBench成绩,从何而来?

据悉,STM32L4新系列中的两款产品STM32L476和STM32L486基于运算频率为80MHz的ARM Cortex-M4处理器内核,内置浮点运算单元可支持DSP指令。

芯片


根据EEMBC (Embedded Microprocessor Benchmark Consortium 嵌入式微处理器基准评测协会)最新发布的标准化ULPBench超低功耗微控制器能效对比评测中,意法半导体的STM32L4系列微控制器获得了150.7分ULP-Mark,为业内目前的最高成绩。

意法半导体微控制器产品部总经理Michel Buffa表示:“STM32L4系列获得了150.7分的业内最好测试成绩,这说明现在的设计人员无需以牺牲功耗为代价,便可以得到更高的性能和更大的存储容量。”

那么高成绩的背后,是什么样的技术在支持?

意法半导体(ST)微控制器产品部产品线市场经理Jean Julien Pegoud介绍说,STM32L4微控制器充分利用了意法半导体丰富的低功耗技术,包括根据不同处理需求调整功耗的动态电压调整、内置FlexPowerControl的智能架构和有7个子模式选项的电源管理模式,其中包括停机、待机和最低功耗30nA的关机模式。意法半导体的批量采集模式能使处理器在低功耗模式下仍可与通信外设高效交换数据。

Jean Julien Pegoud强调,STM32L4系列和STM32L1、STM32L0最大的不同之处便是工艺。STM32L0和STM32L1系列采用了110纳米工艺,而STM32L4系列则采用90纳米工艺,这是它能够实现超低功耗的首要基础。
 

意法半导体(ST)微控制器产品部产品线市场经理Jean Julien Pegoud

意法半导体(ST)微控制器产品部产品线市场经理Jean Julien Pegoud


那么,超低功耗究竟低到什么程度?

 
Jean Julien Pegoud给出了4nA这样一个颇为意外的答案。他指出,5年前可能500nA或300nA便是我们谈论低功耗的通常范围,而此前发布的STM32L1和STM32L0系列已经可以实现几十纳安的最低功耗。但技术的极限突破总是一往无前,今天的STM32L4已经可以在电池供电模式下实现惊人的4nA 最低功耗。

当然,能够实现能效和性能最大化,并同时确保低功耗,除整合低功耗的制造技术外,STM32L4还受益于智能架构与通信外设。

STM32L4智能架构使微控制器能够在内核、DMA控制器、存储器和外设之间并行传送数据和指令,进一步提升性能和能效。FlexPowerControl是智能架构的另一个优势,有助于实现节能省电设计,当微控制器处于低功耗模式时只保留I/O电平,使SRAM保持待机状态,管理特定外设与I/O端口的独立电源。

STM32L4系列的另一个附加优势是,意法半导体的自适应实时加速器能够使微控制器在无等待状态下执行闪存内的代码,处理性能高达100DMIPS,而功耗仅为100µA/MHz。高达1MB的双区闪存可支持复杂应用和读写同步功能,并提供一个128KB的静态随机存取存储器。

值得一提的是,当微控制器进入深度睡眠的节能模式,总体电流降至数百个微安时,两个具有采样和保持功能的12位数模转换器仍会照常工作。

STM32L486集成了一个符合高级数据加密标准的256位硬件加密协处理器,结合STM32L4的其它功能,例如独立电池备用域及防篡改输入功能,该加密处理器为智能电表等安全型应用提供一个强大的产品平台。

此外,为解决散热性能对某些应用的挑战(例如在封闭或高温环境中使用微控制器),意法半导体还推出了工作温度高达125°C的STM32L4系列产品。

 

应战物联网:从传统表计到可穿戴支付

Jean Julien Pegoud表示,Cortex-M4的高性能表现以及DSP功能、智能模拟功能和丰富的数字接口功能,使STM32L4系列非常适用于智能联网和物联网产品应用,以及各种工业、医疗和消费性电子产品。

针对中国市场,Jean Julien Pegoud指出智能表计和传统的工业表计市场是STM32L4系列重点的领域。从大方向来讲是在物联网的趋势和体系之内,从具体方向来讲又与可穿戴和医疗保健有着密切的联系。

Jean Julien Pegoud进一步解释说,STM32L4产品线通过提供可直接连接数字麦克风的接口,省去了外围电路,并直接处理麦克风的数据信号。同时,STM32L4提供了一个有特别设计的BAM批采集模式,即当CPU没有使用数据时,传感器也可以将数据发送并集中到一起。

在传统的工业控制领域,当传感器在室外温度达到125摄氏度又同时需要低功耗时,STM32L4能在这个环境下正常工作,并能够支持CAN总线传输。

在可穿戴领域,近两年的一大应用发展方向便是金融支付。而STM32L4可以提供SWP接口,使用户在做金融支付的设计时可以实现Smart Card接口协议。
 

传统链条+利益链共享=新型生态系统


意法半导体(ST)中国区微控制器市场部高级经理曹锦东表示,从2007年6月STM32F1产品线发布至今,意法半导体共有低功耗、主流到高性能等八大产品线。在过去的8年里,意法半导体每年都会发布1到3个产品线。今天,意法半导体已经形成了从低功耗到低成本、从高性能到超高性能的完整产品覆盖。
 

意法半导体(ST)中国区微控制器市场部高级经理曹锦东
意法半导体(ST)中国区微控制器市场部高级经理曹锦东.


 针对最新的STM32L4系列在中国市场的机会与挑战,曹锦东认为主要分为两个方面。一个挑战是意法半导体如何更好的让用户体验到STM32L4真正的高性能和低功耗,理解这款产品能够产生的附加价值。第二个挑战,是如何通过现有的生态系统,把意法半导体创新的技术完美的体现出来。

 
曹锦东强调,意法半导体提供芯片给代理商、增值零售商、增值服务商,通过它们销售到最终的用户,这是传统链条式的通力协作模式。然而近两年,这个模式已经不足以满足客户的需求,因为看到了在物联网等更快速发展的行业中需要更多的系统和软件支持,仅仅依靠原厂和代理商已经远远不能满足市场的需求。所以,在未来,大家在新型的生态系统里都会找到自己的利益切入点。通过整合及黏合,把自己的部分变成快速有效的解决方案。甚至,过去的竞争对手都有可能成为新型生态系统中的合作伙伴。最终,一个更大的生态系统将会形成。

目前,STM32L4系列产品现已接受大客户订购样品,预计于2015年第二季度量产。其中,STM32L476采用LQFP64封装。

STM32单片机中文官网
意法半导体/ST/STM

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