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583

febbraio

2015

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

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-

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-

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

iorgio

usari

Mike Salas,

vicepresidente

del marketing di

Ambiq Micro

L’architettura

delle MCU

ultra-low-power

Apollo