面對市場上琳瑯滿目的MCU(微控制器)產品，工程師選擇時主要考慮哪些因素？“綠色設計”正當道，工程師行業(yè)內所談的綠色設計概念到底如何？ MCU市場中，目前產品呈現哪些特點？為什么8位市場并沒有向很多分析家所判斷的那樣迅速被拋棄，而是充滿了活力？“減碳”和“綠色”正成為社會共識，因此用戶也要求MCU廠家提供“綠色MCU”，這“綠”又體現在哪些方面？
有業(yè)內資深人士說：MCU的工程師和客戶在選擇MCU時一般會考慮以下幾個因素：首先制造商為推出迎合市場“低碳”需求的產品，所強調的MCU是否具備更低功耗；其次，MCU的選擇是否提供低的總體系統(tǒng)成本、可重復使用性、芯片性能(包括處理能力、功耗、外設等)；其三，不同MCU的熟悉程度和是否易于開發(fā)，MCU供應商是否提供完善的技術支持、軟件、工具及配套產品。
“綠色設計”是不可回避的時代命題
中國科學院院士、北京大學微電子研究院首席科學家王陽元在其主編的《綠色微納電子學》一書中有這樣一段論述：未來集成電路產業(yè)和科學技術發(fā)展的驅動力是降低功耗，不再僅以提高集成度，即減小特征尺寸為技術節(jié)點，而以提高器件、電路與系統(tǒng)的性能與功耗比作為標尺。
因此，對于先進電子產品的設計工程師來說，如何采用更為先進的電子器件，為人類提供更為節(jié)能的電子產品，已經成為新的歷史使命?？梢哉f，“綠色設計”正成為一道不可回避的“時代命題”。
對于應用電子工程師而言，首先，“綠色設計”不僅僅意味著使用符合RoHS環(huán)保法規(guī)的元器件，更為重要的是設計出工作穩(wěn)定、性能可靠、功能強大、質量優(yōu)良、經濟耐用的電子產品，以減少電子垃圾和廢舊電池，這就需要我們建立新的“綠色設計”理念。
記者采訪了安陽工學院電子信息與電氣工程學院副院長秦長海教授。秦教授認為，真正做到“綠色設計”并不容易，一方面要求工程師擁有深厚的設計理念和設計水平，同時要把它當成一種習慣。這需要從學生時代就要開始進行“綠色設計”理念的教育，養(yǎng)成節(jié)能為先的設計習慣。
而一位資深工程師——深圳應用電子工程的戴上舉先生則表示，現在各種電子產品都有節(jié)能方面的市場準入標準，如果達不到標準就無法進入市場。這些也迫使工程師們要盡量選用低功耗的電子元器件，運用更為合理的電路設計來達到系統(tǒng)低功耗的目標，最終做到“綠色設計”。
因此，不論是現在搞電子設計的工作者還是準備學習電子技術的初學者，在搞電子產品設計的同時，要倡導“綠色設計”的理念，設計出更多的“環(huán)保產品”和“節(jié)能產品”，這也是從事電子設計的工程師們?yōu)榱吮Ｗo地球應盡的特殊義務。
MCU——綠色節(jié)能的先鋒官
應用電子工程師在實現綠色電子設計的過程中，離不開低功耗的電子零部件，作為電子系統(tǒng)的核心部件，MCU當仁不讓地成為節(jié)能先鋒。
因此，圍繞MCU來做好系統(tǒng)節(jié)能設計，成為這些工程師必須率先考慮的項目。
戴上舉工程師用自己的開發(fā)經歷證明，購買一款高性能、低功耗的MCU替代原有器件，雖然單個器件的成本可能會增加，但是由于新型MCU可能會減少其他元器件的數量，從而使總體成本TCO得到降低，同時還得到了系統(tǒng)性能的提升。
而以瑞薩電子為代表的跨國生產商，為了滿足應用工程師們所關注的——“綠色設計”、“低TCO”和平臺化應用，目前正不斷推出低功耗、高性能的MCU產品，從而推動著MCU的應用不斷深化。
比如，2010年12月2日，瑞薩電子（中國）宣布在大中國區(qū)推出超低功耗的新型RL78族微控制器（MCU），這一產品群可實現更低的功耗、更優(yōu)的性能和更高的集成度，并可提供強大的移植路徑，適用于包括電池供電設備和家用電器在內的大量應用。
——顯然，在實現更高性能的基礎上，RL78族明顯是為了滿足工程師們以上3大必答命題作業(yè)“含匙而誕”的。為讓更多工程師了解這一族新品，本報記者專門走訪了瑞薩電子大中國區(qū)MCU產品中心的邱雯佳工程師。
邱工程師在接受本報記者采訪時首先說，“新MCU完美融合了原瑞薩科技R8C族的高性能外圍功能與原NEC電子78K的低功耗、高性能架構。憑借該族產品，瑞薩電子將能提供滿足地球環(huán)境與市場所需的解決方案，即：實現超低功耗、更廣泛的產品種類及更優(yōu)化的系統(tǒng)性價比”。
RL78族實現業(yè)內最低功耗
RL78族在其運行模式下實現了70uA/MHz、RTC+ LVD活動狀態(tài)下的0.7uA超低功耗。
“最低功耗”首先依托于生產工藝的提升。邱工程師告訴記者，RL78族基于瑞薩電子最新的130納米（nm）工藝，設計能效高——在32MHz的工作頻率下，可達到41 DMIPS的性能。
圖：運行模式下功耗(µA/MHz)
同時，邱工程師還向記者介紹了RL78族 MCU新推出的一種獨特的低功耗模式——“貪睡模式”。工程師大都知道，在電池供電的大部分應用中，CPU將很多時間用于功率降低或休眠模式。因此，實現低功耗非常關鍵的一點是微控制器能提供極具吸引力的電源模式、喚醒源和啟動時間選擇，以便設計人員能夠優(yōu)化外設活動和恢復時間來滿足應用需求，并最大限度地使用現有的可用能源——在RL78族的“貪睡模式”下，可以在貪睡模式和STOP模式之間進行切換，一旦收到了正確的A/D信號或者是串口通信信號的情況下就可以自動切換，喚醒到運行模式。
圖：貪睡模式說明：狀態(tài)轉換圖
“貪睡模式”非常適用于家電當中的傳感器應用——因為可以使待機時間更長。比如，在采用了RL78族的數碼相機或手機的副控制器中，因為該模式，其所搭載的乘加法器能夠在減輕CPU內核工作負荷的同時，進行電機、電源控制所必須的定時器控制，這就使傳感器不需要經常喚醒鋰電池進行電量檢測，或時鐘的工作，這就大大節(jié)省了電量的消耗。
外圍電路集成，幫助用戶實現低TCO
盡力降低采購成本永遠是用戶的期待。瑞薩電子一直在為此努力：如將原先外部的外圍電路集成到MCU中，首先可使系統(tǒng)成本得以降低，同時能縮小安裝面積，這就同時滿足了用戶需要提供給消費者功能“越來越多”、尺寸“越來越小”產品的需求和用戶自身采購成本不增加的需求。
邱工程師介紹，具備眾多的外圍IP一直是瑞薩電子產品的一大優(yōu)勢。比如RL78繼承了R8C的高性能外圍功能，以及高精度OCO、CPU工作時可高效擦寫data flash的BGO（Back Ground Operation）功能、長期以來一直獲得業(yè)界口碑的DTC（Data Transfer Controller）、在電機及電源控制方面取得眾多成績的高性能定時器等，因而實現了低功耗、高速擦寫、小塊容量閃存、高性能CPU內核等優(yōu)勢。
同時，上文所提到的RL78族采用的130納米（nm）先進工藝可令片上元件達到更高的集成度，例如：能夠集成32MHz ±1％的片上振蕩器，集成支持后臺運行的可擦寫100萬次的數據閃存，并且支持1.6至5.5伏（V）工作電壓。
其中，邱工程師向記者特別介紹了全新的內置32兆高精度片上振蕩器，其精度達到了1%——對于UART通信來說，以往內置串口的精度往往達不到需求，而如今有了RL78族，客戶就可以把外置晶振省略了。因此就在不增加用戶成本的基礎上，圓滿解決了這一問題。
滿足用戶“平臺化開發(fā)”普遍需求
據邱工程師介紹：“目前，國內制造類企業(yè)實力明顯增強，他們對于‘平臺化開發(fā)’有著普遍而強烈的需求。而RL78完全考慮到了這一點，產品種類非常廣泛。該族首批問世產品系列為RL78/G13和RL78/G12，這2個系列產品被定位為通用產品”。
其中，20引腳~128引腳，2K~512K字節(jié)，RL78族有產品共計302種。目前已問世的RL78/G13系列具有最大32MHz工作、20～128引腳、16k～512k字節(jié)的超廣泛產品線。RL78/G12系列作為最大24MHz工作、20～30引腳、2k～16k字節(jié)的產品范圍，其目標是比RL78/G13更為密集的產品線。封裝方面，RL78族采用了LGA（Land Grid Array）、FBGA（Fine pitch Ball Grid Array）、QFN（Quad Flat Non-leaded Package）、LQFP（Low Profile Quad Flat Package）、TQFP（Thin Quad Flat Package）、SSOP（Shrink Small Outline Package）等各種封裝。據記者了解，預計1年以后，包括封裝種類在內，RL78族的產品種類將超過700種。
RL78族，全力為用戶開發(fā)提供綠色、高效支持
邱工程師強調：“RL78符合歐洲家電安全規(guī)格（IEC60730），硬件上搭載了規(guī)格基準所必須的功能?？稍跍p輕CPU負荷的同時，實現更高速的軟件處理，還集成了可防止存儲器異常存取的RAM保護等軟件無法處理的功能”。同時，瑞薩電子正致力于可供所有MCU內核使用的通用開發(fā)工具的研發(fā)。軟件開發(fā)工具由集成開發(fā)環(huán)境（IDE：Integrated Development Environment)的驅動器自動生成工具、編譯器、調試器等組成。使用簡單的GUI可使所有MCU的軟件開發(fā)在同一操作下完成。硬件開發(fā)工具則包括OCD（On-Chip Debugger）、閃存燒寫器等，以幫助用戶縮短開發(fā)周期、提高產品品質。
據了解，今后瑞薩電子還將會迅速擴大RL78系列產品的陣容，并將其視為為各個市場降低系統(tǒng)功耗與成本的核心產品，包括消費電子、工業(yè)設備、汽車、計算機外設。其中，涉及到廣受關注的，變頻白色家電如變頻空調等的產品很快就將推薦給中國用戶。如此豐富的產品線不僅使RL78滿足“建設綠色智能社會”中更為廣泛的應用，也能夠使其為用戶提供更加細微的需求差異，以給用戶所設置的同時“降低使用成本”和“降低采購成本”命題以最圓滿的答案。
相信瑞薩電子RL78族的面市，為應用工程師們提供了一個極好的選擇。而隨著RL78族更多新的系列產品不斷推向市場，“綠色+實用”將幫助工程師們實現“百花齊放”的應用，成為市場真正的主流。