如果半导体电源效率的最大突破来自于晶体管低于其正常极限的工作状态，那又会怎样呢？
这正是 Ambiq 通过 SPOT®（亚阈值电源优化技术）实现的目标，SPOT® 是一个重新构想芯片能耗方式的专利平台。通过利用亚阈值工作的物理原理，SPOT 改变了超低功耗计算的可能性，并开启了智能、可持续设备新时代的大门。
在本博客中，我们将介绍亚阈值技术的工作原理、与之相关的挑战以及设计人员如何将其用于实际应用。
重新思考晶体管的工作原理
在标准芯片中，每个晶体管就像一个微小的开关。当施加足够的电压时（高于 1 伏），它就会 “打开"；当电压低于阈值时（低于 1 伏），它就会 “关闭"，中间没有任何间隔。
然而，即使低于该阈值，仍会有少量电流泄漏。通常，这被视为浪费能源或需要消除的东西。Ambiq 颠覆了这种想法。我们发现了一种利用漏电的方法，而不是与漏电作斗争。
通过在这种超高效的 “亚阈值 “区域运行我们的电路，Ambiq 的 Apollo 芯片能以更低的能耗执行相同的计算任务，因为能耗是电压的平方，所以功率降得越低，所需的能耗就越少。这通常会使器件的功耗比传统电路设计降低 10 倍。
ambiq 将别人眼中的设计缺陷–次阈值漏电–变成了电池供电设备实现革命性能效的机会。那么，如果阈下功率对半导体如此重要，为什么大家都不这样做呢？
亚阈值运算的挑战
在阈值电压以下运行并非易事。在如此低的功率水平下，即使是微小的环境变化也会产生重大影响：
- 温度：几度就能改变电流。
- 电压：微小的波动会影响性能。
- 制造：微观变化会改变晶体管的性能。
- 机械应力：振动或应变会影响可靠性。
简而言之，应对这些挑战既耗时，又难以在研究实验室以外的环境中实施。半导体公司并不认为亚阈值操作具有可扩展性，因此他们继续在已知的基础上进行改进。而对于许多设备制造商来说，电池寿命或处理能力的逐步提高总比什么都没有强。
但是，在人工智能时代，每微焦都很重要，以实用和可扩展的方式利用亚阈值计算将为设备制造商带来巨大红利，不仅在能效方面，而且在性能和智能功能方面。开发一种全新的电路设计、测试和稳定方法正是 SPOT 平台的目标。
规模商业化
SPOT 不仅仅是一项单一的发明；它是一个由专利技术、专有电路设计和工艺改进组成的完整系统，使亚阈值操作具有商业可行性–而 Ambiq 是唯一一家大规模制造该系统的半导体公司。
SPOT 是 Ambiq Apollo 系列微控制器和 SoC 背后的核心技术，在全球 2.8 亿台设备中得到广泛应用。从可穿戴设备和可听设备等个人产品到智能家居系统、工业传感器和边缘人工智能设备，无所不包。
每一代 Apollo 芯片都具有更强的功能、更高的智能和同样无与伦比的能效，这证明 SPOT 不仅仅是一个概念，而是经过生产验证的技术平台。
SPOT 的战略影响
对于技术领导者和企业高管来说，SPOT 不仅仅是一项技术成就，更是在最新、最先进设备军备竞赛中的一项战略优势。
通过将能耗降低多达 10 倍，SPOT 为全新的市场和用例打开了大门。在智能设备发展初期，延长电池寿命是 SPOT 的优势所在，但随着设备向 “智能化 “过渡，延长电池寿命只是制造商的众多考虑因素之一。
他们希望制造出 “永远在线 “的设备，即在后台持续进行数据收集和处理。他们希望开发具有更大神经网络的更智能设备，为客户提供超越 “很好拥有 “功能的智能，使其成为 “必须拥有 “的功能。他们希望可持续发展的设备能够减少能源浪费，降低运营成本。
SPOT 支持所有这些用例，使产品更智能、更小巧、始终在线且更具可持续性，帮助企业将创新与效率和 ESG 目标相结合。客户最喜欢说的一句话是，得益于 SPOT 提供的能效，他们可以在以前没有智能功能的地方增加智能功能。
未来在 SPOT 上运行
亚阈值工作代表着我们对半导体设计思维方式的真正转变。通过 SPOT，ambiq 将一个曾经 “不切实际 “的想法变成了可扩展的现实，为真正的设备、真正的市场和更节能的世界提供了动力。
随着智能不断向边缘靠拢，能效将决定下一代计算的发展方向。Ambiq 的 SPOT 平台可确保性能、智能和可持续发展共同进步，互不妥协。Ambiq 不仅重新定义了低功耗。我们正在重新定义可能。
