仅1.38mm²！TI最小MCU如何实现体积小、资源多？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）MCU（微控制器单元，Microcontroller Unit）作为嵌入式系统的核心部件，承担着执行程序指令、协调各模块工作的重任，以此实现对设备的智能化控制。同时，MCU 具备数据处理能力，能够处理传感器输入、用户指令等各类数据，还提供丰富的片上集成资源，极大地简化了设计流程。​

在电子设备对体积和功耗要求愈发严苛的当下，近年来 MCU 的小型化趋势极为显著。通过在封装技术、系统集成及功能整合等方面不断创新，MCU 的物理尺寸持续缩小，大幅减少了 PCB 的占用空间。近日，德州仪器（TI）推出了全球超小型 MCU，进一步扩充了品类齐全的 Arm® Cortex®-M0+ MSPM0 MCU 产品组合。其中，MSPM0C1104 MCU 采用晶圆芯片级封装 (WCSP)，尺寸仅为 1.38mm²，大小近似一粒黑胡椒粒，这使得设计人员在不影响性能的前提下，能够优化医疗可穿戴器件和个人电子产品等紧凑型应用的布板空间。

超小型的MSPM0C1104 MCU，图源：德州仪器

超小型的MSPM0C1104 MCU，图源：德州仪器

“拥有大脑的电阻”

我们先来简要了解一下德州仪器这颗超小型 MCU。MSPM0C1104 基于 Arm® Cortex®-M0 + 内核打造，主频最高可达 24MHz，属于 MSP 高度集成的超低功耗 32 位 MCU 系列。德州仪器 MSP 微控制器产品线经理 Yiding Luo 表示，MSPM0C1104 的推出，进一步丰富了德州仪器的 MCU 产品生态。截至目前，德州仪器已推出超 150 款 MSPM0 MCU 供客户选择，这些 MCU 具有极高的可扩展性、性价比和易用性，助力客户缩短产品上市时间。​

MSPM0C1104 虽物理体积小巧，但其片上资源依旧丰富。这款 MCU 提供高达 16KB 的嵌入式闪存程序存储器和 1KB 的 SRAM，配备 1 个 12 位三通道模数转换器、6 个通用输入 / 输出引脚；并且兼容标准通信接口，如通用异步收发器 (UART)、串行外设接口 (SPI) 和内部集成电路 (I2C)。此外，这款全球超小型 MCU 集成了精准的高速模拟元件，工程师能够在不增加布板尺寸的情况下，维持嵌入式系统的计算性能，例如一个以 VDD 作为电压基准的 12 位 1.5Msps ADC 和片上温度传感器。​

Yiding Luo 介绍，MSPM0C1104 被称作 “拥有大脑的电阻”，它有着比电阻还小的体积，却集成了最基本的 MCU 功能以及丰富的模拟和数字片上/外设资源。​

超小型 MCU 是如何实现的？

如前文所述，在实现 MCU 小型化的过程中，可采用的手段包括封装、功能集成和高密度设计等。那么，MSPM0C1104 是如何做到 1.38mm² 这一超小型尺寸的呢？

MSPM0C1104 采用 8 焊球、1.38mm² 晶圆芯片级封装 (WCSP)，尺寸比现有 WCSP MCU 小 38%。Yiding Luo 指出，德州仪器在不同产品推出及快速量产的过程中，持续学习和积累经验，能够提供极具创新性的封装选项，从而为客户带来小巧、性能可靠、功能丰富的 MCU 产品。这是德州仪器的一大优势，在提供更优封装尺寸的同时，仍能确保高性能和可靠性。封装优化使得设计人员在不牺牲可靠性和性能的情况下，得以缩小整体解决方案的尺寸。​

德州仪器在 MSPM0C1104 上还运用了领先的功能集成技术。如前所述，这颗超小型 MCU 的片上资源十分丰富。德州仪器凭借丰富的模拟产品线资源，与模拟团队紧密协作，将 ADC、运放、DAC、比较器等成熟模拟 IP 以高度优化的方式集成到 MCU 中。同时，德州仪器通过 65nm 制程实现了性能、功耗、成本与尺寸的平衡，该制程在优化数字部分的同时，兼顾了模拟元器件的尺寸限制，为产品赋予了显著的技术优势。
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德州仪器为 MSPM0C1104 提供了丰富的设计资源支持。该公司已将这款新的 MSPM0C1104 纳入 MSPM0 MCU 产品组合，提供引脚对引脚兼容的封装选项和功能集，能够满足个人电子产品、工业和汽车应用在内存、模拟和计算能力方面的需求。
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此外，德州仪器全方位的生态系统可提供进一步支持，该生态系统涵盖针对所有 MSPM0 MCU 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。借助德州仪器的 Zero Code Studio 工具，用户无需编写任何代码，即可在短短几分钟内完成 MCU 应用的配置、开发和运行。工程师能够利用此生态系统扩展设计并重用代码，而无需对硬件或软件进行重大修改。除了这一生态系统，为满足未来需求，德州仪器还在不断加大投入，提升内部制造能力，这也为 MSPM0 MCU 产品组合提供了有力支撑。