低功耗與高性能、高集成度、低成本一起，一直是各大半導體廠商追逐的目標，特別是微控制器（MCU）這樣的智能芯片，每次發布的新器件，其功耗總是在逐步遞減。但是隨著物聯網和可穿戴設備的“瘋狂入侵”，循序漸進式的功耗優化已經不再是超低功耗MCU的游戲規則，而是“突飛猛進”模式，與功耗相關的很多指標（如ULPBench得分）都不斷刷新記錄，而記錄的保持者往往只能“笑傲江湖”幾個月甚至幾天，就被競爭者KO。

　　總地來說，廠商們都是在內核架構、多種工作模式和休眠模式、優化的外圍設備（如ADC）及其時鐘需求、多樣的電源范圍這些方面進行重點研究，以降低功耗。

　　本文以意法半導體（ST）STM32L4、愛特梅爾（Atmel） SAML21J18A、德州儀器（TI） SimpleLink C26xx以及基于 Cortex-M4F的MSP432、恩智浦（NXP） LPC54102以及在中國名不見經傳的Ambiq Micro Apollo系列為例，看看它們的低功耗究竟是怎樣煉成的！

　　1.意法半導體STM32L4系列（STM32L476）

　　低功耗性能：動態運行功耗低至100 μA/MHz;關閉時最低電流為30 nA，喚醒時間：為5 μs

　　ULPBench得分：123.5

　　內核：80 MHz ARM Cortex-M4核+DSP+浮點運算單元 （FPU）

　　CoreMark/MHz：3.42

　　低功耗原因：ART加速器、Flash零等待執行、動態電壓調節、FlexPowerControl智能架構，7種電源管理模式（運行、低功耗運行、睡眠、低功耗睡眠、停止1、停止2、待機、關閉）。還有ST的Batch Acquisition Mode（BAM），其允許在低功耗模式下與通信接口足夠的數據交換。FlexPowerControl是在低功耗模式時保持SRAM待機，為特定外設和I/O管理獨立電源。

　　工作模式功耗分解：

　　動態運行功耗： 低至100 μA/MHz;

　　超低功耗模式： 30 nA 有后備寄存器而不需要實時時鐘（5個喚醒引腳）;

　　超低功耗模式+RTC： 330 nA 有后備寄存器 （5個喚醒引腳）;

　　超低功耗模式+32 KB RAM： 360 nA;

　　超低功耗模式+32 KB RAM+RTC： 660 nA。

　　軟件：

　　意法半導體公司為開發者提供STM32 Cube MX功率模擬器，來估算所使用的意法MCU 在執行代碼時的功率。

　　ULPBench測試環境：STM32 Nucleo

　　2.Atmel SAML21系列（SAML21J18A-UES）

　　低功耗性能：只消耗35 mA/MHz，睡眠模式下只有200 nA

　　ULPBench得分：185.8

　　內核：ARM Cortex-M0+

　　低功耗原因：5種不同的電量范圍使用不同的資源，以提高能效;分別為CPU和外圍設備創建一個IRQ線索，以實現分層中斷。其他原因還包括以下幾點：

　　空閑、待機、備用、睡眠模式;

　　sleepwalking接口;

　　靜態和動態功率門控結構;

　　后備電池支持;

　　兩種性能水平;

　　Embedded buck/LDO穩壓器支持實時動態的選擇;

　　低功耗接口。

　　ULPBench測試環境：SAML21 Xplained Rev2

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