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任何电子产品的工作都需要电源。电源是一种电能或能量的转换器。微控制器（MCU）的运行也需要电源。
为应对气候变化，减少温室气体排放，特别是二氧化碳，以减缓全球气候变暖的速度，降低极端气候事件的频率和强度。中国将在2030年前实现碳达峰、努力争取2060年前实现碳中和。双碳目标将重塑经济，摒弃高排放、高能耗模式，引领社会经济向全面绿色转型。新发展模式将会催生创新的发展理念、商业模式和企业组织结构，推动经济和社会的绿色转型。
双碳的发展，为设备厂商或系统供应商提供了新的产品和服务机会，而众多智能化设备的核心器件离不开微控制器（MCU）。不妨从能碳角度来看一看微控制器（MCU）的应用发展。
电源
常见的电子产品供电电源，大致可分为交流电供电、电池供电和能量收集供电等三类。
交流电 - 一般的工业和民用电是交流380V/220V，需要将交流电整流转变为直流电，经过开关电源将直流电源转换为需要的直流电源，再经过DC/DC(或LDO)转换为集成电路需要的电源。交流电源广泛应用于工业类和消费类等电子产品中。
电池 - 电池是一种将化学能、光能或其他形式的能量转换为电能的装置。主要有化学电池、燃料电池、太阳能电池等。一般地，经由DC/DC转换电路给微控制器（MCU）等弱电集成电路供电。电池在低功耗物联网的应用，可以使传感终端工作多年，并在一定时间内免维护。
能量收集 - 能量收集是指获取外部的环境能量（如太阳能、风能、热能等）转换为电能，或储存在储能设备（如电容、超级电容、电池等）中，在需要时给设备供电。常见的能量收集有：太阳能、机械能、热能、磁场能等。它在无线传感器网络、植入式医疗设备、监控设备、偏远地区天气站等多种场合都有应用。通过能量收集，可以实现设备的“无能耗供电”，即无需连接电线或频繁更换电池。
能耗
随着半导体工艺制程的发展，微控制器（MCU）产品的能耗，也在不断降低。如较早的Intel 8051 8位微控制器的工作电流为100多mA，而今的8051微控制器都已达到了个位数的mA级别电流。
由于低功耗应用需求的增长，微控制器（MCU）的能耗越来越为业界所关注，相关组织也建立了微控制器能耗的评测标准。
EEMBC（Embedded Microprocessor Benchmark Consortium）与 SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation） 联手，建立了计算机性能基准标准组织。其中，ULP 小组委员会专注于功耗和能量。EEMBC的ULPMark基准测试是一个用于评估超低功耗微控制器能效的工具。
2022年12月13日，中国电子工业标准化技术协会发布了T/CESA 1232—2022《特定场景下的微控制器低功耗水平评价规范》团体标准。该标准规定了在特定场景下微控制器芯片低功耗水平评价原则、评价要求和评价方法，适用于微控制器芯片性能测试与评估，以及微控制器芯片采购、设计。
低功耗微控制器是实现低功耗物联网和环境物联网应用的关键技术，它们通过降低能耗、支持能量收集、减少维护成本、提高系统可靠性和优化能源效率等方式，推动了物联网应用的快速发展，并衍生出新的产品形态和应用场景。
ABI Research和蓝牙联盟联合发布的市场研究报《环境物联网——一种新型蓝牙物联网设备》中指出，环境物联网是指利用无线电波、光能、动能、热能等环境能量驱动的新型物联网设备，它通过从周围环境中采集能量，实现设备的自给自足，从而降低成本、减小体积，并减少维护需求。这一技术的发展为物联网生态系统带来了重大飞跃，为各行业物联网应用开辟了新的可能性，并有望重塑企业和消费者与环境的交互方式。
碳
根据 Yole Group 的数据显示，2023年全球微控制器（MCU）市场规模为282亿美元，预计到2029年将增长值388亿美元，年复合增长率达5.5%。2023 年MCU的平均单价（ASP）为 0.93 美元。
若按上面数据估算，2023年全球微控制器出货量预估约有300亿颗。
根据生态环境部、国家统计局发布的《2021年电力二氧化碳排放因子》，2021 年全国电力平均二氧化碳排放因子（kgCO2/kWh），全国是0.5568，即一度电（1千瓦时）大约产生0.5568千克的二氧化碳排放。
假设，微控制器工作电压3.3V，工作电流5mA，二氧化碳排放因子（kgCO2/kWh）是 0.5。那么，300亿颗微控制器的年碳排放量大约是21681吨二氧化碳当量。
另外，微控制器产品在原材料、生产、运输等环节也存在着一定的碳排放。据资料显示，一颗MCU的整个碳足迹为390克CO2-eq，相当于一辆汽油动力汽车行驶1.6公里。
除了微控制器产品的能耗改善碳排放外，还可以通过采用微控制器的终端设备，降低设备或系统的能耗来达到降碳目的。
应用
微控制器超低功耗的特性帮助减少碳足迹。通过降低微控制器的能耗，延长了电池使用寿命，减少电池更换的频率，从而减少了废旧电池对环境的影响，降低了产品整个生命周期内的碳排放。超低功耗微控制器也为无电池设计和绿色能源应用开启了新的可能性。
微控制器在智能建筑和物联网技术中扮演着关键角色，通过管理数据采集、过滤、分析和行动决策过程，并与云端高级应用通信，提高能源和资源管理效率。例如，在安全监控系统市场上，微控制器在监控摄像头应用中，可以实现在检测到移动时自动唤醒拍摄，既节能又有效监控。
随着边缘人工智能（Edge AI）的应用发展，在微控制器上部署 Edge AI，本地执行一些推理，降低了云端的计算任务。通过在边缘设备上实现智能处理，Edge AI 有助于减少数据传输需求，降低系统的能源消耗，并支持更有效的环境管理。
边缘人工智能（Edge AI）还可以应用于能源管理领域，帮助用户实时监测电能消耗情况，并根据用户的用电习惯和电价信息，智能调节家电的开关状态，以降低能源消耗和电费支出。
根据Gartner的预测，到2026年全球边缘人工智能芯片市场规模将达到688亿美元，2022-2026年的复合年增长率（CAGR）将达到16.9%。边缘人工智能市场是一个快速增长的市场，预计在未来几年内将继续保持强劲的增长势头。边缘人工智能的应用也将会显著低降低碳排放。
结束语
随着半导体工艺制程的不断发展，微控制器的功能会增强，功耗会越低，可以表现出较好的能效，也会带动一些低功耗应用的产品，从而降低碳排放。微控制器可以通过监测、控制设备来降低设备的功耗。而边缘人工智能的应用，可以在边缘执行一些推理任务，降低了对数据中心的依赖，以及数据传输的能耗，可以更有效地降低碳排放。
