TI推出全球最小MCU

德州儀器 (TI) 今日推出了全球最小的 MCU，擴(kuò)展了其全面的 Arm  Cortex    -M0+ MSPM0 MCU 產(chǎn)品組合。 
 這款名為MSPM0C1104 MCU 的晶圓芯片級封裝 (WCSP) 尺寸僅為 1.38mm²，大約相當(dāng)于黑胡椒片的大小，使設(shè)計人員能夠優(yōu)化醫(yī)療可穿戴設(shè)備和個人電子產(chǎn)品等應(yīng)用中的電路板空間，而不會影響性能。

TI MSP 微控制器副總裁兼總經(jīng)理Vinay Agarwal表示：“在耳塞和醫(yī)療探頭等微型系統(tǒng)中，電路板空間是一種稀缺而寶貴的資源。隨著全球最小 MCU 的加入，我們的 MSPM0 MCU 產(chǎn)品組合提供了無限可能，讓我們在日常生活中實現(xiàn)更智能、更互聯(lián)的體驗。” 
 TI 的 MSPM0 MCU 產(chǎn)品組合擁有 100 多種經(jīng)濟(jì)高效的 MCU，可提供片上模擬外設(shè)的可擴(kuò)展配置和一系列計算選項，以增強(qiáng)嵌入式設(shè)計的傳感和控制功能。 
 TI表示，消費者不斷要求日常電子產(chǎn)品（例如電動牙刷和觸控筆）在更小的體積內(nèi)提供更多功能，同時降低成本。為了在這些不斷縮小的產(chǎn)品中進(jìn)行創(chuàng)新，工程師越來越多地尋求緊湊、集成的組件，使他們能夠在節(jié)省電路板空間的同時增加功能。MSPM0C1104 MCU 利用 WCSP 封裝技術(shù)的優(yōu)勢，以及有意的功能選擇和 TI 的成本優(yōu)化努力。八球 WCSP 的尺寸為 1.38mm²，比競爭設(shè)備小 38%。 
 該 MCU 具有 16KB 內(nèi)存、三通道 12 位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、六個通用輸入/輸出引腳，并兼容通用異步接收器發(fā)送器 (UART)、串行外設(shè)接口 (SPI) 和集成電路間 (I 2 C) 等標(biāo)準(zhǔn)通信接口。將精確、高速的模擬組件集成到世界上最小的 MCU 中，使工程師能夠靈活地保持其嵌入式系統(tǒng)的計算性能，而無需增加電路板尺寸。 
 TI在博客中介紹說，封裝創(chuàng)新是半導(dǎo)體領(lǐng)域為數(shù)不多的肉眼可見的改進(jìn)之一。為了幫助減小封裝尺寸，半導(dǎo)體制造商能夠通過從傳統(tǒng)引線選項轉(zhuǎn)向高級封裝選項來去除不必要的塑料外殼和引線。這些封裝選項的尺寸與芯片尺寸直接相關(guān)，可以減少實現(xiàn)預(yù)期功能所需的面積。

TI 在其嵌入式處理產(chǎn)品組合中提供了幾種微型封裝： 
 • 四方扁平無引線 (QFN  )。QFN 封裝與傳統(tǒng)引線不同，它由塑料外殼邊緣周圍的扁平觸點和底部的裸露導(dǎo)熱墊組成，以提高熱性能。 
 下圖顯示了 MSPM0C1104 的封裝圖，這是一款 20 引腳微控制器，面積僅為 9mm²。

晶圓芯片級封裝 (WCSP)。與其他封裝類型相比，這些封裝具有最小的外形尺寸。焊球陣列直接連接到硅片，使封裝尺寸等于硅片（見下圖）。在 1.38mm²中安裝八個焊球，每平方毫米可集成更多功能。MSPM0C1104 還采用 WCSP 封裝，比競爭器件小 38%，是世界上最小的 MCU。

在TI看來，解決電路板空間有限問題的另一種方法是優(yōu)化設(shè)備中的功能集成。每個組件都有自己的塑料封裝、引線和所需的布局空間，它們占用的電路板空間比具有集成功能的單個芯片要大得多。

在推動小型化的過程中，集成模擬和數(shù)字外設(shè)的 MCU 和處理器可以證明是有用的。以脈搏血氧儀為例。與離散設(shè)計方法相比，如上圖所示，將模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、比較器和電壓基準(zhǔn)集成到 MCU 中可以減少所需組件的數(shù)量，從而減小 PCB 尺寸。

不過，TI也坦言，選擇將哪些功能集成到 MCU 中需要做出一些權(quán)衡。功能集成可以減少設(shè)計中的組件數(shù)量，但包含不必要的功能可能會違背意圖并增加單芯片解決方案的大小。這就是功能優(yōu)化如此重要的原因。添加的外設(shè)與芯片大小和設(shè)備成本直接相關(guān)。未使用的功能會浪費空間和金錢，并降低空間受限設(shè)計的效率。了解市場的真正需求可以帶來具有成本和尺寸競爭力的嵌入式解決方案。例如，MSPM0C1104 8 球 WCSP 不僅體積小，而且具有眾多集成功能和組件。它在 1.38 mm² 封裝中提供 16KB 閃存、具有三個通道的 12 位 ADC 和三個計時器。通過使用 MSPM0C1104 等器件來優(yōu)化每平方毫米的特征數(shù)量，工程師可以在設(shè)計中發(fā)揮更多作用。 
 隨著物理集成電路變得越來越小，設(shè)計和生產(chǎn)方法也在不斷發(fā)展。雖然轉(zhuǎn)向更小的電氣元件可以幫助最小化 PCB 尺寸，但也需要考慮布局、處理和生產(chǎn)流程。 
 使用芯片級封裝進(jìn)行設(shè)計時，兩種類型的 PCB 焊盤圖案很有用：阻焊定義 (SMD) 和非阻焊定義 (NSMD)，如下圖所示。SMD 類型包含與基板重疊的較大銅焊盤，而 NSMD 類型包含尺寸更緊湊的較小銅焊盤。NSMD 型焊盤在芯片級封裝中提供更好的均勻覆蓋、更好的布線和更低的應(yīng)力。

元件的放置和處理也非常困難。對于半導(dǎo)體和產(chǎn)品制造商而言，制造過程中使用的貼片機(jī)和真空筆可最大程度地降低損壞 WCSP 和 BGA 封裝裸露芯片的風(fēng)險。為了提高貼片精度，貼片機(jī)中的視覺系統(tǒng)可以定位封裝輪廓或單個凸塊。焊料凸塊的幾何形狀可實現(xiàn) PCB 焊盤的自動定心和校正。隨著電子元件尺寸的減小，制造機(jī)械也隨之發(fā)展以彌補(bǔ)這一缺陷。  
      TI表示，全新 MSPM0C1104 加入了 TI 的MSPM0 MCU 產(chǎn)品組合，該產(chǎn)品組合具有可擴(kuò)展性、成本優(yōu)化和易用性，可加快產(chǎn)品上市時間。TI 的 MSPM0 MCU 具有引腳對引腳兼容的封裝選項和功能集，可滿足個人電子產(chǎn)品、工業(yè)和汽車應(yīng)用中的內(nèi)存、模擬和計算要求。該產(chǎn)品組合的起價為0.16 美元（1,000 件），還包括其他小型封裝，有助于減小電路板尺寸和物料清單。該產(chǎn)品組合的優(yōu)化和功能集成可幫助工程師設(shè)計任何尺寸的產(chǎn)品，同時降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。 
       為了提供進(jìn)一步的支持，TI 的綜合生態(tài)系統(tǒng)包括針對所有 MSPM0 MCU 的優(yōu)化軟件開發(fā)套件、用于快速原型設(shè)計的硬件開發(fā)套件、參考設(shè)計以及子系統(tǒng)（常見 MCU 功能的代碼示例）。TI的 Zero Code Studio工具使用戶能夠在幾分鐘內(nèi)配置、開發(fā)和運行 MCU 應(yīng)用程序，而無需編碼。工程師可以利用這個生態(tài)系統(tǒng)來擴(kuò)展設(shè)計并重復(fù)使用代碼，而無需進(jìn)行重大的硬件或軟件修改。除了這個生態(tài)系統(tǒng)之外，TI 的 MSPM0 MCU 產(chǎn)品組合還得到了 TI 對其內(nèi)部制造能力不斷增加的投資的支持，以滿足未來的需求。