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。