傳感器作 為電子產(chǎn)品的“感知中樞”,，在消費電子、工業(yè),、醫(yī)療、汽車等領域的應用越來越廣泛,，于基本功能之外也開始越來越多承擔自動調(diào)零,、自校準、自標定功能,，同時 具備邏輯判斷和信息處理能力,，能對被測量信號進行信號調(diào)理或信號處理。這就需要其擁有越來越強的智能處理能力,，也即朝著智能化的方向發(fā)展,。為了使客戶能夠 更快、更便捷地完成系統(tǒng)開發(fā),，一些傳感器廠商開始將MCU與傳感器加以整合,，提供MCU+傳感器的模塊化開發(fā)平臺，逐漸成為一類產(chǎn)品發(fā)展趨勢,。
然而,，無論是場景、位置和環(huán)境感知,，還是基于運動,、觸摸和手勢的交互功能，往往需要傳感器的“始終開啟”來實現(xiàn),，這與物聯(lián)網(wǎng),、移動通信終端的低功耗化趨勢又有所相悖。MCU往往具有多種工作模式,，睡眠模式下只需極低功耗,。但“始終開啟”對于MCU和傳感器的低功耗需求提出巨大挑戰(zhàn)。如何解決這一矛盾關系到MCU與傳感器的發(fā)展路徑,。為此筆者采訪業(yè)界主流廠商,，探討技術發(fā)展方向。
飛思卡爾高級副總裁兼微控制器部總經(jīng)理Geoff Lees
MCU+傳感器將走向SoC化
毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)將成為全球信息通信行業(yè)的又一個新興產(chǎn)業(yè),，安全性,、可擴展性和高能效是驅(qū)動未來IoT發(fā)展的三要素。物聯(lián)網(wǎng)的 基本要求是物物相連,，每一個需要識別和管理的物體上都需要安裝與之對應的傳感器。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的進步,，要求傳感器不僅具備基礎的信息收集功能,，智能化的 信息處理能力也成為判斷其性能高低的重要依據(jù)。因為不可能將所有運算都放到云端完成,，網(wǎng)絡的各個節(jié)點也要完成各自的運算任務,。因此，傳感器和微處理器結(jié) 合,、具有各種功能的單片集成化智能傳感器成為主要發(fā)展方向?，F(xiàn)在傳感技術和MCU的發(fā)展很快，集成度越來越高,。盡管MCU與傳感器的工藝技術有很多不同之 處,，目前實現(xiàn)整合比較困難。但是SoC是行業(yè)發(fā)展的大趨勢,。我們在密切觀察是否能在下一個工藝節(jié)點上,，比如28nm實現(xiàn)兩者工藝的融合。
此外,，32位MCU的增長速度已經(jīng)遠遠超出8位和16位MCU,。32位MCU在全球增長速度是15%以上，其中ARM架構(gòu)的32位MCU的增長 速度更達到這一速度的兩倍,。過去兩年里,，32位MCU出貨量翻一番，以前的規(guī)律通常是5年才能達到翻一番,。2014年在全球范圍內(nèi)的增長,，主要來自IoT 和智能互聯(lián)增長的貢獻?；贏RM架構(gòu)的Kinetis系列是市場上表現(xiàn)最好的MCU產(chǎn)品之一,，并保持了強勁的增長勢頭。我們相信,，ARM生態(tài)環(huán)境將支持 我們更好地服務客戶,，簡化他們的設計，使客戶將更多精力關注于應用,、軟件和服務上,。
恩智浦微控制器通用市場產(chǎn)品線總經(jīng)理Ross Bannatyne
以MCU“監(jiān)聽”功能解決傳感器高功耗挑戰(zhàn)
現(xiàn)今移動設備引入的各種高級功能，例如場景、位置和環(huán)境感知,，以及基于運動,、觸摸和手勢的交互功能，甚至包括語音激活,，都是通過不斷增加的“始 終開啟” 傳感器來實現(xiàn)的,。在不久的將來，其他行業(yè)也將需要類似于智能手機的產(chǎn)品功能來增強他們的客戶體驗,，從而同樣取得顯著的進步,。當前，很多已有MCU傳感器處 理架構(gòu)耗能過多,，或者無法隨著傳感器數(shù)量的增加來有效地擴展,。LPC54100系列僅需3μA的極小電流即可實現(xiàn)持續(xù)傳感器監(jiān)聽，這對始終開啟的應用至關 重要,。另外,，作為傳感器應用領域的首創(chuàng)功能，該系列產(chǎn)品的非對稱雙核架構(gòu)實現(xiàn)了工作狀態(tài)下可裁減的功耗/性能,，讓開發(fā)人員能夠使用Cortex M0+內(nèi)核(55μA/MHz的)來處理傳感器數(shù)據(jù)采集,、整合和外部通信，從而優(yōu)化能效,，或者使用Cortex M4F內(nèi)核(100μA/MHz)更快執(zhí)行復雜數(shù)學密集型算法(例如,，運動傳感器融合)，同時節(jié)省能源,。
該架構(gòu)帶有專為實現(xiàn)高能效而全新設計的一系列模擬和數(shù)字接口,，包括能夠在寬電壓范圍內(nèi)(1.62V～3.6V)支持各種規(guī)格性能的12bit、4.8Msps/s的ADC,，以及低功耗串行接口,，這些接口讓LPC54100系列能夠提供低于其他同類微控制器的能耗。
奧地利微電子高級市場經(jīng)理Russell Jordan
整合MCU與傳感器 SIP是當前主流
作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分,，智能傳感器的作用越來越明顯,，MCU+傳感器所形成的智能傳感器越來越成為微電子廠商進行產(chǎn)品開發(fā)的一種選 擇。整合傳感器與MCU將是未來的發(fā)展趨勢,，但業(yè)者應順其自然,，比如CO2感應器、濕度傳感器,、亮度傳感器等與MCU整合起來十分困難,，目前來看兩者分立 也沒有太大的缺點，廠商可不必強求;但是對于一些相對容易實現(xiàn)整合的傳感器類型,，比如觸摸屏控制器,、加速度計,、陀螺儀，在市場需求擴大之后,，已經(jīng)有廠商將 其SoC化了,，廠商應迅速抓住機會。
傳感器使用的MEMS工藝和MCU制程有差異,，兩者的SoC整合在半導體技術上存在一定的挑戰(zhàn),。相對而言，SIP的解決方案更加可行?，F(xiàn)在,，許 多MCU已經(jīng)采用這種方式與傳感器相集成。我們會看到更多專為自動采集傳感器數(shù)據(jù)而設計的MCU架構(gòu)的出現(xiàn),，在為 IoT而優(yōu)化的超低功耗平臺上實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)匯聚。