Under Electronica visade Renesas en IoT-processor baserad på företagets extrema lågenergiprocess, SOTB. Processen kombinerar låg aktiv ström och låg läckström och är bland annat avsedd för system som skördar små mängder energi från till exempel ljus eller rörelse.

Toru Moriya, Vice President, Renesas Home Business Division, Industrial Solutions Business Unit

Med SOTB-teknologin säger sig Renesas ha löst problemet med att samtidigt minska aktiv och passiv ström. Det är annars något som är mycket svårt.

– Det går i och för sig att minska aktiv ström genom att minska processgeometrin, säger Toru Moriya, Vice President, Renesas Home Business Division, Industrial Solutions Business Unit. Problemet är bara att det ökar läckströmmen. I den typ av komponenter som vi vill tillverka måste både läckström och aktiv ström ner till ett absolut minimum.

Hos Renesas har man löst detta genom att använda en variant av kisel på isolator, där ett tunt oxidlager isolerar source och drain från substratet. Men dessutom har man lagt ett tunt isoleringslager utan dopning mellan source och drain, plus att man lagt på en ”back bias”.

SOTB-tekniken i jämförelse med vanlig CMOS

– Tekniken ger en mycket stabil tröskelspänning, som vi trycker upp till ca 0,45 V. Vi får en mycket låg läckström och dessutom e mycket låg aktiv ström. Ändå är inte processen särskilt mycket mer komplicerad än normalt.

SOTB-tekniken minskar också risken för strömrusning när en komponent aktiveras. Det är annars ett vanligt problem vid extrema lågenergikonstruktioner. Strömpulsen sänker matningsspänningen och komponenten hamnar i ett obestämt läge.

Utan kraftiga strömpulser blir det hela mycket enklare och steget från viloläge till aktivt läge går smidigt. Dessutom minskar behovet av buffertkondensatorer.

IoT-processorn R7F0E är baserad på SOTB-teknik och använder processorkärnan ARM Cortex-M0+. Den aktiva strömförbrukningen ligger på 20 µA/MHz, medan komponentens djupa viloläge bara kräver 150 nA och det mera ”aktiva” viloläget hamnar på 400 nA.

En intressant detalj är att A/D-omvandlaren (14 bit) bara kräver 3 µA vid 1,6 ksamples/s. Det gör det möjligt att känna av ingången kontinuerligt, i stället för att bara känna av den analoga signalen med relativt långa mellanrum och riskera att missa händelser.

SOTB-tekniken ger mycket god kontroll över tröskelspänningarna

Filed under: Utländsk Teknik