如果半導體功率效率的最大突破來自於在正常限 值以下運行 電晶體呢？
這正是 Ambiq 透過 SPOT（亞閾值功耗優化技術）實現的目標，SPOT®是一個重新構想晶片消耗能量方式的專利平台。透過利用亞閾值操作的物理特性，SPOT 改變了超低功耗運算的可能性，並為智慧、永續設備的新時代打開了大門。
在本部落格中，我們將解釋亞閾值技術的運作方式、與之相關的挑戰以及設計人員如何在實際應用中使用它。
重新思考電晶體的工作原理
在標準晶片中，每個電晶體就像一個微小的開關。當施加足夠的電壓（任何高於 1 伏特）時，它會“打開”，當該電壓降至閾值以下（任何低於 1 伏特）時，它會“關閉”，中間沒有。
然而，即使低於該閾值，仍有少量電流洩漏。通常，這被視為浪費能源或需要消除的東西。Ambiq 顛覆了這個想法。我們沒有與這種洩漏作鬥爭，而是發現了一種利用它的方法。
透過在這個超高效的「亞閾值」區域運行我們的電路，Ambiq 的 Apollo 晶片可以以更少的能量執行相同的運算任務，因為能量是電壓平方的，因此功耗越低，所需的能量就越少。這通常會導致設備的功耗比傳統電路設計低 10×。
Ambiq 將其他人認為的設計缺陷（閾值以下洩漏）轉變為電池供電設備實現革命性能源效率的機會。那麼，如果亞閾值功率對半導體來說如此之大，為什麼不是每個人都這樣做呢？
亞閾值操作的挑戰
在閾值電壓以下運行並不容易。在如此低的功率水平下，即使是微小的環境變化也會產生顯著的影響：
- 溫度： 幾度可以改變電流。
- 電壓： 微小的波動可能會改變性能。
- 製造： 微觀變化可以改變晶體管的行為。
- 機械應力： 振動或應變會影響可靠性。
簡而言之，應對這些挑戰非常耗時且難以在研究實驗室環境之外實施。半導體公司認為低於閾值的操作是不可擴展的，因此他們繼續在他們知道有效的基礎上進行構建。對於許多設備製造商來說，電池壽命或處理能力的增量增加總比沒有好。
但在人工智慧時代，每一微焦耳都很重要，以實用且可擴展的方式利用亞閾值運算將為設備製造商帶來巨大的紅利，不僅在能源效率方面，而且在效能和智慧功能方面。開發一種全新的方法來設計、測試和穩定電路，這正是 Ambiq 對 SPOT 平台的著手。
大規模商業化
SPOT 不僅僅是一項發明;這是一個完整的專利技術、專有電路設計和工藝改進系統，使亞閾值操作在商業上可行，而 Ambiq 是唯一一家大規模構建它的半導體公司。
SPOT是Ambiq的Apollo系列微控制器和SoC背後的核心技術，用於全球兩億八千萬台設備。從穿戴式裝置和耳戴式裝置等個人產品到智慧家庭系統、工業感測器和邊緣 AI 設備，應有盡有。
每一代 Apollo 晶片都提供更多功能、更多智慧和同樣無與倫比的能源效率，證明 SPOT 不僅僅是一個概念，而是一個經過生產驗證的技術平台。
SPOT 的策略影響
對於技術領導者和企業高管來說，SPOT 不僅僅是一項技術成就;這是最新、最好的設備軍備競賽中的戰略優勢。
透過將能源使用減少多達 10 倍，SPOT 為全新的市場和用例打開了大門。在智慧型裝置的早期，擁有更長的電池壽命是SPOT的優勢所在，但隨著裝置向「智慧化」過渡，擁有更長的電池壽命只是製造商的眾多考慮因素之一。
他們希望構建始終在線的設備，這意味著他們在後台持續運行數據收集和處理。他們希望開發具有更大神經網路的更智慧的設備，為客戶提供從「可有可無」功能轉變為「必備功能」的智慧。他們想要能夠減少能源浪費並降低營運成本的永續設備。
SPOT 支持所有這些用例，從而產生更智能、更小、始終在線和更可持續的產品，幫助公司將創新與效率和 ESG 目標結合起來。客戶最喜歡的評論是被告知，由於 SPOT 提供的能效，他們可以在以前沒有的地方添加智能功能。
未來在 SPOT 上運行
亞閾值操作代表了我們對半導體設計的看法的真正轉變。通過 SPOT，Ambiq 將曾經“不切實際”的想法變成了可擴展的現實，為真實設備、真實市場和更節能的世界提供動力。
隨著智慧不斷向邊緣靠攏，電源效率將定義下一代運算。Ambiq 的 SPOT 平台確保性能、智能和可持續性能夠毫不妥協地共同進步。Ambiq 不僅僅是重新定義低功耗。我們正在重新定義可能性。
