——颠覆MSP430微功耗极限，新里程碑出现

　　当今8/16位单片机市场最需要什么?低价格、低功耗、高性能还是高质量?

　　不同的人答案不同，芯片厂商提供的产品也不同。例如，国产MCU的特点是低价格；来自发达国家的芯片性能和质量较高，在质量稳定性方面，Freescale CEO Rich Beyer称2007年该公司产品的MCU不良率只有7.1ppm(10^-6)，Microchip先进单片机架构部副总裁Mitchel Obolsky称其芯片工业温度范围宽泛。在低功耗方面，TI公司的MSP430系列多年来堪称业界的楷模，16位架构定位8位应用市场，另外还有一些日系厂家如NEC、富士通等号称功耗极低。

　　总的来说，8/16位市场上低功耗的突破最受瞩目。低功耗做得较好的有TI公司MSP430系列。但TI过去对MSP430的重视远不如其王牌——DSP，例如把MSP430划分在模拟与混合信号部门，是“桃李不言、下自成蹊”的用户不断追捧，才引起了该公司对430的重视！近两年，TI把MSP430划分在“数字信号处理器系统”部门，与昔日霸主DSP同列微控制器组(图1)并列。

图1 MSP在TI嵌入式处理家族的位置

　　今天，MSP430系列的地位受到了动摇。挑战者来自Microchip。2009年4月23日，历经三年研发，Microchip推出号称全球休眠电流最低的nanoWatt XLP单片机，同时发布新款8位及16位PIC单片机采用休眠电流低至20 nA的超低功耗技术。这次新推出的三个8位及16位MCU系列，与不久前推出的另三个8位MCU系列均属于Microchip的nanoWatt XLP产品线，具有针对USB及mTouch触摸传感解决方案的各种片上外设，为设计人员提供了丰富的、可兼容的低功耗迁移路径。这些业界领先的PIC MCU功能丰富且功耗极低，非常适用于各种电池供电或电力有限的应用。

图2 与MSP430系列的功耗比较

　　nanoWatt XLP技术的三大突出优势是：休眠电流可低至20 nA、实时时钟电流可低至500 nA以及看门狗定时器电流可低至400 nA。nanoWatt XLP MCU系列中，有一个包括四种型号的16位PIC24F16KA MCU(16位)系列，可使应用连续运行20年以上而无需更换电池。而各含六种型号的PIC18F46J11和PIC18F46J50 8位MCU系列的典型休眠电流更可低至20 nA以下。

　　据悉，尽管Microchip的芯片驱动电压达3.5V，制程工艺0.25/0.35微米，但是还是实现了纳安级的功耗，秘诀包括几部分：设计上，把单片机细分成了20～30个模组进行功耗管理，功耗管理达到了电荷级（笔者理解精确到了电子数量）。制程上，Microchip有自己的fab(芯片加工厂)，有独特的制程工艺。

图3 nanoWatt XLP技术产品组合

　　许多应用可受益于nanoWatt XLP MCU的超低功耗和外设集成。据Microchip先进单片机架构部副总裁Mitchel Obolsky介绍，实例包括各种便携式和电池供电的应用，涵盖消费类(密封一次性电子产品、便携式白色家电、游戏控制器、数码相框和咖啡机)、工业(能量收集/采集、电表、安防系统、调温器、自动喷水灭火定时器、便携式温度控制器、远程/便携式气体传感器和远程传感器网络、数据记录和资产跟踪及密封/恶劣环境传感器)、汽车(诊断设备、汽车报警器和钥匙)，以及医疗市场(家用医疗设备、氧气/生物流量计、数字体温计、患者监护仪、生活方式/健身监测仪及计步器)。

　　Microchip深深为自己的突破而得意，开发板专门设计成可以兼容/替代TI MSP430芯片的结构。

　　与此同时，笔者也问及ARM Cortex-M核的拥趸者，功耗可否和MSP430一比高低?他们说也在尽力而为。但是，笔者认为，由于Cortex-M核难以像Microchip这样分割成二三十块(当然Microchip也分割CPU外的外设了)，恐怕难以很快超越MSP430。

　　笔者推断，龟兔赛跑上，TI把精力更多地集中在了增加外设或其他方面，做了一些衍生品种，例如RF功能(CC430)、降低成本(TMS320F280)等。这次，TI会有何举措呢?

　　总之，低功耗方面，新的里程碑出现了，由此推理，单片机新的更广泛的应用市场将随之开启!

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