微控制器技術與應用論壇專刊 節能及低功耗技術大趨勢

Renesas Solutions Corp.董事長宗像恒任。

最近有許多的改變，瑞薩科技面臨具大改變，日本政府也改朝換代。不管如何改變，我們仍致力提供客戶最佳解決方案。

瑞薩科技介紹

瑞薩科技集團是全球領先的MCU供應商，成立於2003年4月1日，2009年3月公司員工為2.5萬人，在日本有2家設計和應用公司，全球則擁有8家業務公司。在全球MCU銷售金額的市占率為20%，為全球第一，以各大市場來看，美國占有率14%，居第二，日本占44%，亞太地區占11%，均位居第一，EMEA(歐洲、中東和非洲地區)則占11%，位居第四大。

若以應用類別的市占率來看，消費性產品、工業？醫療？其他及無線通訊都位居全球第一，市占率分別為23%、24%和42%，車用電子為世界第二大，市占率19%，電腦（資料處理運算）居全球第三，占12%。

Renesas Solutions是瑞薩科技的子公司，也是瑞薩科技集團中致力於應用工程的領導企業，成立於2001年，主要業務項目為應用工程、軟體開發工具、網路開發、技術研討會等，2009年7月有員工500名。

Renesas Solutions各部門業務進一步說明如下：應用工程分作系統與產品兩方面，系統應用工程包括展示組件、參考性設計、turnkey solution、系統開發諮詢等；產品應用工程包括起始套件、客戶支援及開發諮詢、軟體開發等。軟體開發工具則包括軟體開發環境提供(GUI、編輯器、硬體emulator、軟體emulator、Flash writer等)。網路服務包括網路開發、客戶連絡中心、FAQ支援、目錄及手冊出版。技術研討會作技術訓練或工作坊，並且出版相關書籍。另外還有與協力廠商談合作的業務合作部門。

瑞薩科技台灣分公司成立於2003年7月，由Hitachi和Mitsubishi合併成立，2009年7月有員工110人。目標市場為電源供應器、電腦、數位影音、手機、光碟機、數位相機、車用電子等。

電子業的未來挑戰

環境保護的聲浪日益高漲，在台灣，有許多相關活動興起，政府部門也推動家電節能措施。像是：購買節能家電，政府補助2,000元、鼓勵購置台灣產節能家電，補助總金額逾1.5億、推行節能運動，台灣變頻家電和節能商品熱銷等等，類似訊息時而出現在報章雜誌上。

未來電子業面臨的挑戰，將以功效、小型化、速度、低功耗、安全等五大訴求為核心，周邊朝向三方面發展，便利性方面，勢必走向多功能、高速、小型及扁平化、低功耗、網路通訊和安全性。人機介面和健康方面走向五感、生物測定學、人體區域網路、運動、健康、醫療、機器人等。環境生態方面走向節能與安全、考量能源管理及控制，並且開發生態相關產品。

綠色生態運動有節能減碳、綠能減碳、減少石油消耗、有害化學物質像鉛、鹵素等的控制、節省資源(重覆使用及回收)、控制檢查物品化學含量、綠色採購等。

節能技術趨勢

節能技術有幾大主軸，一是智慧型量表(量測技術和網路通訊、安全技術)，二是太陽能開發(強化轉換效能)，三是白色家電的節能(主要關鍵在馬達的轉換控制)，四是照明的節能(從白熾燈泡到日光燈到LED照明)，五是影音家電的節能(減少待機狀態的能量消耗)，六是行動裝置的節能(行動裝置的電池管理技術)，七是無線通訊，八是車用電子的節能，九是最重要的，即是，更低耗電的半導體裝置。

ZigBee和電力線互相連結，可以達到更彈性的家庭網路，如此讓有線和無線網路交錯運用更有效率，便節省了家庭環境能源的消耗；並且結合電力線也結合了電表，廠商可以進一步提供分作量測功能、智慧型耗電功能和通訊功能的智慧型量表。

太陽能系統的能量調節以MCU為控制核心，由DC-DC、DC-AC組成。瑞薩對應的產品，數位控制單元為SH7137、SH7216等，LCD顯示、通訊感測則對應R8C/Lx。

隨著發光效率、亮度和光線品質的改善，LED照明市場不斷擴大，以日本市場估計，LED應用正由2007年小和中尺寸LCD背光及車燈，且室內多半用於商店、室外多半用於景觀，進展到2010年市場擴及路燈，室內則以商業設備，室外以人行道、公園和廣場等為大市場。估計2015年大尺寸LCD背光需求會大幅增加，室內包括辦公室、家用、植物，室外包括道路、隧道、運動場都將逐步換成LED照明。到了2020年，應用市場更將擴及到更一般的廣大市場。

待機消耗的電量占家電相當可觀的比例，日本估計全部家用耗電量為4,209kWh/年，真正使用掉的為92.7%，待機消耗掉的為308kWh/年，占7.3%。因此影音家電的設計，應該將待機模式的耗電盡量降低；可以使用次MCU作裝置之間的溝通來降低待機耗電。

低耗電MCU技術趨勢

低耗電MCU技術包括先進晶圓製程技術(可以降低電子的附生成分、材料、低電壓)，以3D晶片為最終極製程，也包括高密度cell設計(降低電子附生成分)、多核心CPU方案、低耗電控制迴路技術和先進組裝技術(小型封裝、Si)。瑞薩的製程在2008年RC05LP進入45奈米、1.1V，估計2010年RC06進入28奈米、1.0V，2011~2012年RC07進入22奈米、0.9V。

低耗電控制迴路技術，在供電控制方面，在不活躍的情況下可以分迴路模式停止部分供電、依據不同的需求速度而改變供應電壓、隨裝置變化及溫度而供應適當的電壓、一般時刻都是供應低電壓和低電流，然而在極大負荷之下能自動轉為高電壓和高電流。另外時鐘供應也加以控制，在不活躍的狀態下依各迴路模式停止時鐘、或依不同模式導入頻率控制技術。另外還有CPU bypass資訊轉換技術，包括DMA和DTC等。