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EON
ews
n
.
583
-
febbraio
2015
24
mata dai circuiti in due modi
fondamentali: come corrente
di leakage (di dispersione)
– quando lo stato del circu-
ito non sta cambiando – e
nello stato di alimentazione
dinamica, quando esso è at-
tivo, e sottoposto a tensioni
più elevate. Poiché l’energia
dinamica consumata è di-
rettamente proporzionale al
quadrato della tensione (V)
operativa utilizzata (E~V2),
ridurre quest’ultima, come
nel caso delle MCU Apollo,
a 0,5V significa abbassare
di molto i consumi. Ma, sot-
tolinea Salas, la tecnologia
SPOT possiede una parti-
colarità che la rende unica:
“Essa è in grado di ottimizza-
re simultaneamente i consu-
mi, sia in modalità attiva, sia
in ‘sleep mode’ “.
Altri produttori di microcon-
trollori concorrenti non sono
in grado di fare ciò, spiega:
da un lato perché, quando
puntano a usare processi
di fabbricazione e chip con
geometrie più datate, rie-
scono a ottimizzare lo ‘sleep
mode’, ottenendo correnti di
leakage accettabili, ma non
l’‘active mode’. Viceversa,
quando scelgono di adottare
tecnologie di fabbricazione
del silicio più evolute, con
l’obiettivo di ridurre il ‘dyna-
mic active power’, finiscono
per aumentare le correnti di
leakage, che fanno crescere
i consumi in modalità sleep.
“Noi non abbiamo questi pro-
blemi”.
Grazie alla capacità del si-
stema SPOT di ottimizzare al
contempo il funzionamento
dei transistor in modalità ac-
tive e sleep, le MCU Apollo
riportano consumi di 30 µA/
MHz durante l’esecuzione
R
ealizzare dispositivi indos-
sabili e device IoT (Internet
of Things) con batterie che
durano molto più a lungo,
prodotti finali più compatti,
con funzionalità maggiori e
differenziate, è l’idea pro-
gettuale che molti costrut-
tori del mondo elettronico
vorrebbero subito fosse re-
altà, anche per rispondere
sempre meglio alle esigenze
applicative degli utenti. Ma
oggi questo desiderio è in
sostanza reso irrealizzabile
dalle dimensioni delle bat-
terie, che di fatto limitano il
form factor del pro-
dotto, o dalla quanti-
tà di energia neces-
saria per alimentare
i microcontrollori. Si
tratta comunque di
vincoli tecnici che
riuscire a superare
sembra solo que-
stione di tempo, e su
questo terreno c’è
chi, come la socie-
tà texana di semicondutto-
ri
Ambiq Micro– nata nel
2010 da uno spin-out dell’U-
niversità del Michigan – ha
compiuto progressi che ri-
tiene decisivi per lo sviluppo
dei futuri prodotti e disposi-
tivi elettronici. Il riferimento
è all’introduzione a gennaio,
da parte dell’azienda, della
nuova generazione di micro-
controller ‘ultra-low-power’
Apollo, che sarà resa dispo-
nibile a livello commerciale
in volumi a partire dalla pri-
mavera di quest’anno.
La gamma comprende quat-
tro MCU a 32 bit, basate su
architettura ARM Cortex-
M4F, che opera fino a 24
MHz. Le MCU sono disponi-
bili con fino a 512 KB di me-
moria flash e 64 KB di RAM.
La comunicazione con sen-
sori, radio e altre periferiche
è realizzata attraverso porte
I2C/SPI e UART. A livello di
package le opzioni disponibi-
li sono due: un package BGA
4,5 x 4,5 mm a 64 pin con 50
GPIO, oppure un package
CSP, ancora più compatto
(2,4 x 2,77 mm), a 42 pin e
27 GPIO.
Nelle varie applicazioni, sot-
tolinea Ambiq Micro, le MCU
Apollo permettono di man-
tenere consumi di
energia tipicamente
da cinque a dieci vol-
te più ridotti rispetto
ai microcontrollori di
prestazioni compa-
rabili.
Ma come è possi-
bile? “La prima do-
manda che nasce
spontanea è come
siamo capaci di rag-
giungere questi numeri in ter-
mini di consumi – commenta
Mike Salas, vicepresidente
del marketing di Ambiq Micro
– e la risposta è che in questi
dispositivi usiamo la tecnolo-
gia SPOT”. L’acronimo SPOT
(vedi Riquadro) racchiude
in poche lettere il nome di
una tecnologia proprietaria,
brevettata dalla società: la
‘Subthreshold Power Optimi-
zed Technology’. Quest’ulti-
ma consente ai transistor di
funzionare a tensioni inferiori
a 0,5 volt, a differenza dei
circuiti tradizionali che ope-
rano a 1,8 volt.
Consumi ottimizzati
su due fronti: ‘active’
e ‘sleep’
Normalmente, spiega Am-
biq, l’energia viene consu-
T
ecnologie
MCU, consumi ancora più bassi
con i chip ‘sub-threshold’
La famiglia di microcontroller Apollo, introdotta da
Ambiq Micro a gennaio, riduce fino a dieci volte la
richiesta di energia rispetto a MCU con performance
equivalenti
G
iorgio
F
usari
Mike Salas,
vicepresidente
del marketing di
Ambiq Micro
L’architettura
delle MCU
ultra-low-power
Apollo