Renesas Electronics un contrôleur à récupération d’énergie capable d’éliminer le besoin d’utiliser des batteries ou de les remplacer dans les appareils pour l’IoT. Développé sur la base de la technologie SOTB (silicon-on-thin-buried-oxide) de Renesas, ce contrôleur intégré permet une réduction extrême des consommations de courant actif et de veille, une combinaison inédite par rapport aux microcontrôleurs conventionnels.

Pour sa technologie SOTB (Silicon-On-Thin-Buried-Oxide) produite en 65 nm, Renesas fait appel à une version adaptée des tranches FD-SOI (silicium sur isolant totalement déplété) de Soitec.

Ces niveaux de courant extrêmement faibles du contrôleur intégré permettent d’éliminer complètement le besoin de batteries dans certains de leurs produits grâce à la récupération des sources d’énergie ambiante telles que la lumière, les vibrations et les flux. L’utilisation de la très faible consommation associée à la récupération d’énergie crée un nouveau marché de dispositifs de mesures sans maintenance connectés à l’Internet des Objets avec l’intelligence locale nécessaire en tant qu’objet pour des applications dans les infrastructures industrielles, commerciales, résidentielles, agricoles, publiques, de santé, ainsi que dans les domaines de la santé et du fitness, chaussures, vêtements, montres intelligentes et drones.

Le premier produit commercial de Renesas utilisant la technologie SOTB, le contrôleur intégré R7F0E, est un contrôleur intégré basé sur cœur Arm Cortex à 32 bits capable de fonctionner à 64 MHz pour le traitement local rapide des données de capteur et l’exécution de fonctions d’analyse et de contrôle complexes. Consommant un courant actif de seulement 20 μA / MHz et un courant en veille profonde de seulement 150 nA, environ un dixième de celui des microcontrôleurs conventionnels à faible consommation, ces caractéristiques de pointe font du R7F0E un appareil parfaitement adapté aux applications à très faible consommation et captage d’énergie.

Une fonction unique et configurable du contrôleur de récupération d’énergie (EHC – Energie Harvest Controller) augmente la robustesse et minimise les coûts liés aux composants externes. L’EHC permet une connexion directe à de nombreux types différents de sources d’énergie ambiantes, telles que l’énergie solaire, la vibration ou piézoélectrique, tout en protégeant contre les courants d’appel nocifs au démarrage. L’EHC gère également la charge de périphériques de stockage d’énergie externes tels que des supercondensateurs ou des batteries optionnelles rechargeables. Le R7F0E prend en compte de nombreux autres aspects du système pour une consommation d’énergie extrêmement faible.

Trois exemples de ce type incluent la capacité : (1) de détecter et de capturer des signaux analogiques externes à tout moment, car le convertisseur analogique-numérique 14 bits (ADC) ne consomme que 3 µA, (2) de conserver jusqu’à 256 Ko de contenu de données SRAM en ne consommant seulement 1 nA pour chaque Ko de SRAM, et (3) pour permettre la conversion de données graphiques, notamment la rotation, le défilement et la colorisation, en incorporant des techniques matérielles sophistiquées à faible consommation permettant de piloter un affichage externe à l’aide de la technologie LCD « Memory-In-Pixel »  qui ne consomme pratiquement pas d’énergie pour conserver une image.

Principales fonctionnalités du contrôleur intégré R7F0E

  • CPU : Coeur Arm Cortex-M0+
  • Fréquence de fonctionnement : jusqu’à 32 MHz, et jusqu’à 64 MHz en mode boost
  • Mémoire : jusqu’à 1,5 Mo de mémoire flash, 256 Ko de mémoire SRAM
  • Consommation en courant de fonctionnement sous 3,0 V :

– Actif : 20 µA / MHz

–  Deep Standby : 150 nA avec source d’horloge temps réel (RTC) et gestionnaire de réinitialisation (reset manager)

–  Software Standby : 400 nA avec rétention de la logique de base et données SRAM de 32 ko, source d’horloge en temps réel, gestionnaire de réinitialisation

– La rétention de données en SRAM consomme 1nA par ko, jusqu’à 256Ko possible

  • Contrôleur de récupération d’énergie (EHC) : interface permettant une connexion directe et robuste à des dispositifs de production d’énergie et à la gestion de la charge des dispositifs de stockage d’énergie
  • Convertisseur analogique-numérique (ADC) : résolution de 14-bit, fréquence de fonctionnement de 32 KHz, consommation 3uA
  • Graphiques : conversion de données graphiques 2D et interface d’affichage de type MIP
  • Sécurité et cryptage : véritable générateur de nombres aléatoires (TRNG), identifiant unique pour chaque composant R7F0E, accélérateur pour chiffrement de type AES.

Des échantillons du nouveau contrôleur embarqué R7F0E sont disponibles dès maintenant pour les clients bêta et devraient être disponibles pour les clients grand public à partir de juillet 2019. La production en série devrait démarrer à partir d’octobre 2019.

Fabricant : Renesas

Référence : contrôleur intégré R7F0E