ARM Cortex-M4F-MCU von Ambiq Micro »Apollo« erreicht 30 µA/MHz

Besonders für Wearables eignen sich die die »ARM Cortex-M4F«-Mikrocontroller der »Apollo«-Familie.
Besonders für Wearables eignen sich die die »ARM Cortex-M4F«-Mikrocontroller der »Apollo«-Familie.

Fünf bis zehn Mal weniger Strom als Mikrocontroller vergleichbarer Performance sollen die »ARM Cortex-M4F«-Bausteine der »Apollo«-Familie von Ambiq Micro bieten, die sich besonders für Wearables eignen. Erreicht wurde dies mithilfe einer Subthreshold-Spannungstechnologie.

Die Apollo-Mikrocontroller sind sowohl im Hinblick auf die Leistungsaufnahme im aktiven Betrieb als auch im Sleep-Modus optimiert. Beim Ausführen von Befehlen aus dem Flash verbrauchen die Bausteine gerade einmal 30 µA/MHz, im Sparmodus sind es höchstens 100 nA. Dieser niedrige Stromverbrauch beeinträchtigt laut Hersteller Ambiq Micro die Performance jedoch nicht. Der Cortex-M4F-Kern mit seiner Fließkommaeinheit bietet auseichend Rechenleistung für IoT-Anwendungen (Internet of Things), wo die Verarbeitungsanforderungen werden aufgrund der zunehmenden Verwendung von Sensoren, Audio- und Automatisierung zunimmt.

Möglich wurden solch niedrige Ströme durch die proprietäre SPOT-Plattform (Subthreshold Power Optimized Technology). Dabei laufen die Transistoren mit Spannungen unter 0,5 V – also unter der Schwellspannung –, anstatt sie mit 1,8 V voll durchzuschalten. Die Technik, die in einer ganz normalen CMOS-Prozesstechnik implementiert ist, berechnet die Leckströme ausgeschalteter Transistoren sowohl in der digitalen als auch analogen Domäne. Auf der gleichen Technologie basieren die bereits 2013 vorgestellten stromsparenden Real-Time-Clocks der Familien »AM08x5« und »AM18x5«.

Die MCUs arbeiten mit bis zu 24 MH und verfügen über bis zu 512 KByte Flash und 64 KByte RAM, um neben dem Anwendungscode auch den Overhead für den Funk und die Sensoren unterzubringen. Die Kommunikation mit den Sensoren, dem HF-Teil, anderen Peripherieblöcken sowie einem optionalen Host-Prozessor wird über I²C/SPI-Ports und einem UART implementiert. Zu den On-Chip-Ressourcen gehören ein 1 MSample/s schneller 10-Bit-A/D-Wandler mit 13 Kanälen sowie ein Temperatursensor mit ±2 K Genauigkeit. Zwei kompakte Packaging-Optionen stehen zur Verfügung: ein 64-poliges, 4,5 mm x 4,5 mm großes BGA-Gehäuse mit 50 GPIOs und ein größenoptimierten 2,4 mm x 2, 77mm großes CSP (Chip-Scale Package) mit 42 Anschlüssen und 27 GPIOs.

Derzeit werden Samples der Apollo-MCUs an ausgewählte Kunden geliefert. Die Volumenfertigung soll im Frühjahr 2015 beginnen, die Preise sollen bei jeweils 1,50 US-Dollar für 10K+ Mengen liegen.