如何在比胡椒粒还小的MCU上雕琢智能？

两年前，德州仪器(TI)的Arm Cortex-M0+微控制器产品组合首次亮相，其初始战略是旨在推出经济实用性MCU系列产品，以满足多样化的市场需求，并持续优化价格、尺寸和易用性。而日前全球超小型微控制器MSPM0C1104的面市，不仅在尺寸与性能维度上实现了重大突破，更为医疗可穿戴器件、个人电子产品等紧凑型应用领域注入了全新活力。

MSPM0C1104采用晶圆芯片级封装(WCSP)技术，其封装尺寸仅为1.38mm²，大小约相当于一粒黑胡椒粒。相较于当前业内同类产品，尺寸缩减达38%。这一显著的尺寸优势，使得设计人员在布局印刷电路板时，能够更高效地利用有限空间，极大地优化了布板空间。

德州仪器MSP微控制器产品线经理Yiding Luo表示：“两年前，TI首次推出Arm® Cortex®-M0+微控制器产品组合——MSPM0系列，我们的初始战略便是打造经济实用的MCU系列产品，以满足多样化的市场需求，并在优化、尺寸和易用性方面不断进行优化。”

性能方面，MSPM0C1104集成了16KB内存、1个12位三通道模数转换器、6个通用输入/输出引脚，并且支持通用异步收发器(UART)、串行外设接口(SPI)和内部集成电路(I2C)等标准通信接口。尤为值得一提的是，该MCU集成的精准高速模拟元件，确保了在不增加PCB尺寸的前提下，维持嵌入式系统的高效计算性能，为紧凑型应用提供了强大的技术支撑。

从应用场景来看，包括人工耳蜗、可穿戴式健康监测设备在内的医疗可穿戴设备领域，无线耳机、智能戒指等个人电子产品，以及工业传感器领域，都是MSPM0C1104的核心目标，其超小尺寸和超低功耗为更大容量电池的集成提供了空间，有效延长设备的续航时间，提升用户体验。

多维度克服设计挑战

“MSPM0C1104也被称之为一颗‘拥有大脑的电阻’，因为它的体积比电阻还小。”Yiding Luo说，尽管TI设计经验丰富，但面对这样一颗产品，还是从设计、制造、封装三个维度克服了多项研发挑战。

• 设计维度

在设计阶段，TI充分发挥其模拟产品线的丰富资源优势，并与模拟团队紧密合作，将成熟的模拟IP，如12位精度ADC、运放、DAC、比较器等，以高度优化的方式集成到MCU中，实现了性能、成本和尺寸的最佳平衡。

• 制造维度

65nm制程技术发挥了关键作用，该制程技术在优化数字部分性能的同时，兼顾了模拟元器件的尺寸限制，为产品提供了功耗、性能和成本的理想平衡点。

• 封装维度

在超小型MCU上成功应用WCSP封装。与传统封装需要外部塑料塑封不同，WCSP直接在晶圆上完成RDL层布线并把焊球点在设备之上，这一简化工艺不仅缩小了封装尺寸，还大幅降低了成本，为客户提供了更具性价比的解决方案。

其实，TI的封装创新不仅涵盖全球超小型MCU，还提供多种小型封装以满足紧凑型应用需求。我们支持8、16、20引脚等多种配置，包括2×2mm无引脚封装及车规级引脚封装，以及超小尺寸的SOT选项。值得注意的是，MSPM0 MCU系列中，同封装产品均实现引脚兼容，便于客户灵活选择以满足多样化需求。

在回应“如此小的尺寸，是否会以牺牲散热、可靠性等关键指标为代价，并对信号完整性产生影响？问题时，Yiding Luo回应称，首先，由于这款产品的功耗非常低，所以不存在散热方面的问题；其次，所有的MSPM0产品均会进行车规级认证，所以担心因为封装小、成本低而降低可靠性标准是不必要的；第三，芯片封装尺寸小，的确需要对信号完整性等方面进行设计上的考量。

他强调说，“TI并非第一次实现如此小的封装产品，在诸多模拟产品线中，我们拥有尺寸更小的封装产品。通过不同产品线之间的经验交流和学习，我们积累了很多经验，在实现小尺寸的同时，也能确保整个信号链的完整性。”

为了更好地支持工程师对MSPM0C1104的开发与应用，TI构建了包含针对所有 MSPM0 MCU 进行优化的软件开发套件、用于快速原型设计的硬件开发套件、参考设计，以及作为常见 MCU 功能代码示例的子系统在内的生态系统。

以MSPM0C1104开发套件LaunchPad为例，该套件采用20引脚封装，为客户提供了完整的引脚引出平台，便于评估和研发MSPM0C1104的IP功能。尽管WCSP封装未配备独立开发套件，但LaunchPad已能满足客户对MSPM0C1104的前期评估需求，尤其是ADC等关键功能的测试与验证。

而借助图形界面工具Zero Code Studio，用户无需编写任何代码，也无需对硬件或软件做出重大修改，即可在短短几分钟内配置、开发和运行MCU应用。

截至目前，德州仪器已经推出了超过150款MSPM0微控制器可供客户选择。这些微控制器扩展性强、成本优化出色且极易上手，极大地帮助客户缩短了产品上市时间。