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任何電子產(chǎn)品的工作都需要電源。電源是一種電能或能量的轉換器。微控制器（MCU）的運行也需要電源。
為應對氣候變化，減少溫室氣體排放，特別是二氧化碳，以減緩全球氣候變暖的速度，降低極端氣候事件的頻率和強度。中國將在2030年前實現(xiàn)碳達峰、努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。雙碳目標將重塑經(jīng)濟，摒棄高排放、高能耗模式，引領社會經(jīng)濟向全面綠色轉型。新發(fā)展模式將會催生創(chuàng)新的發(fā)展理念、商業(yè)模式和企業(yè)組織結構，推動經(jīng)濟和社會的綠色轉型。
雙碳的發(fā)展，為設備廠商或系統(tǒng)供應商提供了新的產(chǎn)品和服務機會，而眾多智能化設備的核心器件離不開微控制器（MCU）。不妨從能碳角度來看一看微控制器（MCU）的應用發(fā)展。
電源
常見的電子產(chǎn)品供電電源，大致可分為交流電供電、電池供電和能量收集供電等三類。
交流電?- 一般的工業(yè)和民用電是交流380V/220V，需要將交流電整流轉變?yōu)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1534453.html">直流電，經(jīng)過開關電源將直流電源轉換為需要的直流電源，再經(jīng)過DC/DC(或LDO)轉換為集成電路需要的電源。交流電源廣泛應用于工業(yè)類和消費類等電子產(chǎn)品中。
電池?- 電池是一種將化學能、光能或其他形式的能量轉換為電能的裝置。主要有化學電池、燃料電池、太陽能電池等。一般地，經(jīng)由DC/DC轉換電路給微控制器（MCU）等弱電集成電路供電。電池在低功耗物聯(lián)網(wǎng)的應用，可以使傳感終端工作多年，并在一定時間內免維護。
能量收集?- 能量收集是指獲取外部的環(huán)境能量（如太陽能、風能、熱能等）轉換為電能，或儲存在儲能設備（如電容、超級電容、電池等）中，在需要時給設備供電。常見的能量收集有：太陽能、機械能、熱能、磁場能等。它在無線傳感器網(wǎng)絡、植入式醫(yī)療設備、監(jiān)控設備、偏遠地區(qū)天氣站等多種場合都有應用。通過能量收集，可以實現(xiàn)設備的“無能耗供電”，即無需連接電線或頻繁更換電池。
能耗
隨著半導體工藝制程的發(fā)展，微控制器（MCU）產(chǎn)品的能耗，也在不斷降低。如較早的Intel 8051 8位微控制器的工作電流為100多mA，而今的8051微控制器都已達到了個位數(shù)的mA級別電流。
由于低功耗應用需求的增長，微控制器（MCU）的能耗越來越為業(yè)界所關注，相關組織也建立了微控制器能耗的評測標準。
EEMBC（Embedded Microprocessor Benchmark Consortium）與 SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation） 聯(lián)手，建立了計算機性能基準標準組織。其中，ULP 小組委員會專注于功耗和能量。EEMBC的ULPMark基準測試是一個用于評估超低功耗微控制器能效的工具。
2022年12月13日，中國電子工業(yè)標準化技術協(xié)會發(fā)布了T/CESA 1232—2022《特定場景下的微控制器低功耗水平評價規(guī)范》團體標準。該標準規(guī)定了在特定場景下微控制器芯片低功耗水平評價原則、評價要求和評價方法，適用于微控制器芯片性能測試與評估，以及微控制器芯片采購、設計。
低功耗微控制器是實現(xiàn)低功耗物聯(lián)網(wǎng)和環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)應用的關鍵技術，它們通過降低能耗、支持能量收集、減少維護成本、提高系統(tǒng)可靠性和優(yōu)化能源效率等方式，推動了物聯(lián)網(wǎng)應用的快速發(fā)展，并衍生出新的產(chǎn)品形態(tài)和應用場景。
ABI Research和藍牙聯(lián)盟聯(lián)合發(fā)布的市場研究報《環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)——一種新型藍牙物聯(lián)網(wǎng)設備》中指出，環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)是指利用無線電波、光能、動能、熱能等環(huán)境能量驅動的新型物聯(lián)網(wǎng)設備，它通過從周圍環(huán)境中采集能量，實現(xiàn)設備的自給自足，從而降低成本、減小體積，并減少維護需求。這一技術的發(fā)展為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)帶來了重大飛躍，為各行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用開辟了新的可能性，并有望重塑企業(yè)和消費者與環(huán)境的交互方式。
碳
根據(jù) Yole Group 的數(shù)據(jù)顯示，2023年全球微控制器（MCU）市場規(guī)模為282億美元，預計到2029年將增長值388億美元，年復合增長率達5.5%。2023 年MCU的平均單價（ASP）為 0.93 美元。
若按上面數(shù)據(jù)估算，2023年全球微控制器出貨量預估約有300億顆。
根據(jù)生態(tài)環(huán)境部、國家統(tǒng)計局發(fā)布的《2021年電力二氧化碳排放因子》，2021 年全國電力平均二氧化碳排放因子（kgCO2/kWh），全國是0.5568，即一度電（1千瓦時）大約產(chǎn)生0.5568千克的二氧化碳排放。
假設，微控制器工作電壓3.3V，工作電流5mA，二氧化碳排放因子（kgCO2/kWh）是 0.5。那么，300億顆微控制器的年碳排放量大約是21681噸二氧化碳當量。
另外，微控制器產(chǎn)品在原材料、生產(chǎn)、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)也存在著一定的碳排放。據(jù)資料顯示，一顆MCU的整個碳足跡為390克CO2-eq，相當于一輛汽油動力汽車行駛1.6公里。
除了微控制器產(chǎn)品的能耗改善碳排放外，還可以通過采用微控制器的終端設備，降低設備或系統(tǒng)的能耗來達到降碳目的。
應用
微控制器超低功耗的特性幫助減少碳足跡。通過降低微控制器的能耗，延長了電池使用壽命，減少電池更換的頻率，從而減少了廢舊電池對環(huán)境的影響，降低了產(chǎn)品整個生命周期內的碳排放。超低功耗微控制器也為無電池設計和綠色能源應用開啟了新的可能性。
微控制器在智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)技術中扮演著關鍵角色，通過管理數(shù)據(jù)采集、過濾、分析和行動決策過程，并與云端高級應用通信，提高能源和資源管理效率。例如，在安全監(jiān)控系統(tǒng)市場上，微控制器在監(jiān)控攝像頭應用中，可以實現(xiàn)在檢測到移動時自動喚醒拍攝，既節(jié)能又有效監(jiān)控。
隨著邊緣人工智能（Edge AI）的應用發(fā)展，在微控制器上部署 Edge AI，本地執(zhí)行一些推理，降低了云端的計算任務。通過在邊緣設備上實現(xiàn)智能處理，Edge AI 有助于減少數(shù)據(jù)傳輸需求，降低系統(tǒng)的能源消耗，并支持更有效的環(huán)境管理。
邊緣人工智能（Edge AI）還可以應用于能源管理領域，幫助用戶實時監(jiān)測電能消耗情況，并根據(jù)用戶的用電習慣和電價信息，智能調節(jié)家電的開關狀態(tài)，以降低能源消耗和電費支出。
根據(jù)Gartner的預測，到2026年全球邊緣人工智能芯片市場規(guī)模將達到688億美元，2022-2026年的復合年增長率（CAGR）將達到16.9%。邊緣人工智能市場是一個快速增長的市場，預計在未來幾年內將繼續(xù)保持強勁的增長勢頭。邊緣人工智能的應用也將會顯著低降低碳排放。
結束語
隨著半導體工藝制程的不斷發(fā)展，微控制器的功能會增強，功耗會越低，可以表現(xiàn)出較好的能效，也會帶動一些低功耗應用的產(chǎn)品，從而降低碳排放。微控制器可以通過監(jiān)測、控制設備來降低設備的功耗。而邊緣人工智能的應用，可以在邊緣執(zhí)行一些推理任務，降低了對數(shù)據(jù)中心的依賴，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎模梢愿行У亟档吞寂欧拧?/p>
