解析Ambiq超级低功耗MCU

Ambiq 是一家备受关注的初创公司。

最近，我和 Ambiq 的架构和产品规划副总裁 Dan Cermak 聊了下。他们做的产品对于这个世界上的英特尔和微芯片来说，这听起来可能并不多，但对于一家竞争激烈的领域中的小公司来说，这真是令人印象深刻。
Ambiq 成功的基础是公司获得专利的亚阈值功率优化技（subthreshold power optimization technology），简称 SPOT。您必须记住，我来自德州仪器 (TI) SN7400 系列晶体管-晶体管逻辑 (TTL) 设备的时代，其输出在 0V 和 5V 之间切换，这正是宇宙创造者想要的方式是。当第一批微处理器单元 (MPU) 出现时，它们的内核和通用输入/输出 (GPIO) 均以 5V 运行。
后来，这降低到 3.5V 或 3.3V。就个人而言，我发现其 GPIO 在 0V 和 3.3V 之间切换的 MPU 和 MCU 有点令人不安。下一个目标是将 GPIO 保持在 3.3V（或相关设备使用的任何信号标准），但要降低发生所有数字运算和决策的核心逻辑的电压。
事实上，许多设备的核心电压多年来一直在下降，从 2.9V 开始，然后越来越低，一些极端情况下低至 0.9V 或 0.8V，尽管 1.2V 是许多玩家看好的方向。
然后是 Ambiq，其处理器基于他们的 SPOT，核心电压仅为 0.3V。
您看得出来差别吗？

Ambiq 的员工自豪地表示，公司在这方面拥有 50 多项专利。此外，由于硅芯片中消耗的动态（开关）功耗是电压的平方，这意味着使用 SPOT 架构实现的 MPU 或 MCU 内核的动态功耗仅为以 1.2V 运行的等效内核的十六分之一。
由于我对技术感兴趣，这就是我对 SPOT 的看法。然而，实际上，SPOT 也是设计超低功耗片上系统 (SoC) 设备的平台。
SPOT 是一个 SoC 设计平台
首先看底部，从概念上讲，他们有针对模拟、数字、射频/无线、内存等的功率优化 SPOT 架构（“等”意味着我不知道“生产技术”项目在这个插图是指的什么）。
在硬件之上，他们拥有 AmbiqSuite 软件开发套件 (SDK) 形式的第一层软件。这包括硬件抽象层 (HAL)、设备驱动程序和示例应用程序，以加快对 Ambiq MCU 操作的理解。（包括 ARM/PacketCraft Cordio BLE 主机堆栈和 FreeRTOS v10.1.1 在内的第三方软件与调试工具和其他支持一起分发。）
除了用户定义的应用程序之外，Ambiq 的人员还提供了一系列解决方案。例如，BlueSPOT 是 Ambiq 的超低功耗蓝牙低功耗 (BLE) 技术。SecureSPOT 支持强大的安全功能，例如安全启动、安全密钥管理、安全无线 (OTA) 补丁和更新、防回滚等。TurboSPOT 是 Ambiq 的超低功耗动态性能扩展技术，可实现更高的频率CPU 和内存的工作模式。Voice-on-SPOT (VOS) 是一个完整的、始终在线、始终收听、语音到云的解决方案，用于本地语音命令和/或语音助手集成到电池供电的物联网端点设备中。
Ambiq 第四代 Apollo MCU 系列的第一批成员于 2020 年推出。基于 Ambiq SPOT 中实现的高性能 32 位 Arm-Cortex M4F 内核，Apollo4 运行频率高达 192 MHz，动态功耗低至4µA/MHz，可显着延长移动和可穿戴设备的电池寿命。
Apollo4 系列提供端到端音频子系统，优化具有丰富显示的可穿戴设备的图形功能，提供灵活的外围设备（用于传感器、GPS 定位服务等），具有强大的内置安全功能和硬件加密加速器，而这样的例子不胜枚举。
几周前，Ambiq 推出了 Apollo4 系列的最新成员——Apollo4 Plus——它提供了增强的图形显示和更强大的语音功能，可以用作应用处理器 (AP) 或电池的协处理器——供电端点设备。Apollo4 Plus 现已进入量产阶段，主要针对智能手表和智能手环、消费类医疗设备、运动和跟踪单元以及 21 世纪的智能家居。
因为 Ambiq 还发布了Apollo4 Blue Plus，它通过嵌入式 BLE 5.1 增强了 Apollo4 Plus 的特性和功能，用于与智能手机或其他设备的蓝牙连接。
在他们的网站上，Ambiq 表示，他们“致力于通过启用端点智能，同时进一步减少碳足迹来进一步提高生活质量。” 这是一个令人敬畏的目标，他们可以通过 Apollo4 家族的最新和最伟大的成员来实现这一目标。

关于Ambiq Micro

Ambiq Micro是全球领先的物联网芯片设计公司，也是一家专注于研发超低功耗芯片产品的高科技创企，拥有全球最低功耗的SPOT芯片技术。该技术于上世纪被物理学家发现，并在美国密西根大学进行了深入研究，后经六年时间的发展，终于在2010年正式应用到了芯片产品之中。SPOT技术重新定义了超低功率半导体的含义，为芯片建立了新的标准，从而使得功耗做得更低。显然，Ambiq Micro公司已经成为了这一领域里的佼佼者。
公司旗下主要有两类产品:
第一类是具有最低功耗的微控制单元（MCU）芯片产品。此类产品采用了Cortex-M4核心，含浮点运算，具备Sensor Hub管理能力，内建了一个+/-2°C的温度感测器，同时该产品还具有50个GPIO的64脚4.5 x 4.5mmBGA封装，以及尺寸进一步优化的具有27个GPIO的41脚2.49 x 2.90mmCSP封装。此类低功耗微控制单元芯片产品主要适用于可穿戴装置、行动式装置、感测器Hub、医疗健康装置、仪器仪表等低功耗小体积的应用场景。
第二类是全球最低功耗的时针芯片（RTC）产品。使用此类产品能够简化芯片制造商的电路，使用体积更小、价格更便宜的钮扣电池就能满足运转需要（SR512钮扣电池即可使用30年），而且还省下了复位芯片和带电可擦可程式设计读写储存器（EEPROM）的成本。此类低功耗时针芯片产品除了同样适用于可穿戴装置、行动式装置和仪器仪表之外，也能应用在追踪器和无线射频识别装置等产品上。

新闻来源：eeworld，文中所述为作者独立观点，不代表icspec立场。更多精彩资讯请下载icspec App。如对本稿件有异议，请联系微信客服specltkj。