Low-Power-Mikrocontroller für batteriegespeiste Anwendungen

Wearables und das Internet der Dinge profitieren von einem niedrigen Energieverbrauch der Elektronik, denn die dazugehörigen Batterien können kleiner und leichter werden oder ganz entfallen, indem Energy Harvesting genutzt wird. Die üblichen Mikrocontroller arbeiten mit Betriebsspannungen von bis zu 1,8 Volt, um die logischen Ein-Aus-Zustände zu realisieren. Das US-amerikanische Unternehmen Ambiq Micro hat mit der Subthreshold Power Optimized Technology (SPOT) einen Weg gefunden, Versorgungsspannungen unterhalb der Schwellenspannung der Transistoren von 1 Volt zu nutzen. Da der Energieverbrauch quadratisch von der Spannung abhängt, sind so Mikrocontroller mit 0,5 Volt Versorgungsspannung möglich, die nur noch ein Dreizehntel der üblichen Leistung aufnehmen.

Das Verhältnis der Stromstärken von logisch ein- und ausgeschalteten Transistoren wird durch die Betriebsspannung unterhalb der Schwellenspannung kleiner und kommt in den Bereich der Leckströme. Für die Fertigung in Standard-CMOS-Technologie sind spezielle Modelle erforderlich, um die Low-Voltage-Eigenschaften darzustellen. Auch die Testeinrichtungen sind nicht für Ströme im Bereich von Pico- oder Nanoampere geeignet und werden daher mit speziellen Boards auf Standard-Tester adaptiert.