僅1.38mm2！TI最小MCU如何實(shí)現(xiàn)體積小、資源多？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）MCU（微控制器單元，Microcontroller Unit）作為嵌入式系統(tǒng)的核心部件，承擔(dān)著執(zhí)行程序指令、協(xié)調(diào)各模塊工作的重任，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的智能化控制。同時(shí)，MCU 具備數(shù)據(jù)處理能力，能夠處理傳感器輸入、用戶指令等各類數(shù)據(jù)，還提供豐富的片上集成資源，極大地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程。?

在電子設(shè)備對(duì)體積和功耗要求愈發(fā)嚴(yán)苛的當(dāng)下，近年來(lái) MCU 的小型化趨勢(shì)極為顯著。通過(guò)在封裝技術(shù)、系統(tǒng)集成及功能整合等方面不斷創(chuàng)新，MCU 的物理尺寸持續(xù)縮小，大幅減少了 PCB 的占用空間。近日，德州儀器（TI）推出了全球超小型 MCU，進(jìn)一步擴(kuò)充了品類齊全的 Arm? Cortex?-M0+ MSPM0 MCU 產(chǎn)品組合。其中，MSPM0C1104 MCU 采用晶圓芯片級(jí)封裝 (WCSP)，尺寸僅為 1.38mm2，大小近似一粒黑胡椒粒，這使得設(shè)計(jì)人員在不影響性能的前提下，能夠優(yōu)化醫(yī)療可穿戴器件和個(gè)人電子產(chǎn)品等緊湊型應(yīng)用的布板空間。

“擁有大腦的電阻”

我們先來(lái)簡(jiǎn)要了解一下德州儀器這顆超小型 MCU。MSPM0C1104 基于 Arm? Cortex?-M0 + 內(nèi)核打造，主頻最高可達(dá) 24MHz，屬于 MSP 高度集成的超低功耗 32 位 MCU 系列。德州儀器 MSP 微控制器產(chǎn)品線經(jīng)理 Yiding Luo 表示，MSPM0C1104 的推出，進(jìn)一步豐富了德州儀器的 MCU 產(chǎn)品生態(tài)。截至目前，德州儀器已推出超 150 款 MSPM0 MCU 供客戶選擇，這些 MCU 具有極高的可擴(kuò)展性、性價(jià)比和易用性，助力客戶縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。?

MSPM0C1104 雖物理體積小巧，但其片上資源依舊豐富。這款 MCU 提供高達(dá) 16KB 的嵌入式閃存程序存儲(chǔ)器和 1KB 的 SRAM，配備 1 個(gè) 12 位三通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器、6 個(gè)通用輸入 / 輸出引腳；并且兼容標(biāo)準(zhǔn)通信接口，如通用異步收發(fā)器 (UART)、串行外設(shè)接口 (SPI) 和內(nèi)部集成電路 (I2C)。此外，這款全球超小型 MCU 集成了精準(zhǔn)的高速模擬元件，工程師能夠在不增加布板尺寸的情況下，維持嵌入式系統(tǒng)的計(jì)算性能，例如一個(gè)以 VDD 作為電壓基準(zhǔn)的 12 位 1.5Msps ADC 和片上溫度傳感器。?

Yiding Luo 介紹，MSPM0C1104 被稱作 “擁有大腦的電阻”，它有著比電阻還小的體積，卻集成了最基本的 MCU 功能以及豐富的模擬和數(shù)字片上/外設(shè)資源。?

超小型 MCU 是如何實(shí)現(xiàn)的？

如前文所述，在實(shí)現(xiàn) MCU 小型化的過(guò)程中，可采用的手段包括封裝、功能集成和高密度設(shè)計(jì)等。那么，MSPM0C1104 是如何做到 1.38mm2 這一超小型尺寸的呢？

MSPM0C1104 采用 8 焊球、1.38mm2 晶圓芯片級(jí)封裝 (WCSP)，尺寸比現(xiàn)有 WCSP MCU 小 38%。Yiding Luo 指出，德州儀器在不同產(chǎn)品推出及快速量產(chǎn)的過(guò)程中，持續(xù)學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)，能夠提供極具創(chuàng)新性的封裝選項(xiàng)，從而為客戶帶來(lái)小巧、性能可靠、功能豐富的 MCU 產(chǎn)品。這是德州儀器的一大優(yōu)勢(shì)，在提供更優(yōu)封裝尺寸的同時(shí)，仍能確保高性能和可靠性。封裝優(yōu)化使得設(shè)計(jì)人員在不犧牲可靠性和性能的情況下，得以縮小整體解決方案的尺寸。?

德州儀器在 MSPM0C1104 上還運(yùn)用了領(lǐng)先的功能集成技術(shù)。如前所述，這顆超小型 MCU 的片上資源十分豐富。德州儀器憑借豐富的模擬產(chǎn)品線資源，與模擬團(tuán)隊(duì)緊密協(xié)作，將 ADC、運(yùn)放、DAC、比較器等成熟模擬 IP 以高度優(yōu)化的方式集成到 MCU 中。同時(shí)，德州儀器通過(guò) 65nm 制程實(shí)現(xiàn)了性能、功耗、成本與尺寸的平衡，該制程在優(yōu)化數(shù)字部分的同時(shí)，兼顧了模擬元器件的尺寸限制，為產(chǎn)品賦予了顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
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德州儀器為 MSPM0C1104 提供了豐富的設(shè)計(jì)資源支持。該公司已將這款新的 MSPM0C1104 納入 MSPM0 MCU 產(chǎn)品組合，提供引腳對(duì)引腳兼容的封裝選項(xiàng)和功能集，能夠滿足個(gè)人電子產(chǎn)品、工業(yè)和汽車應(yīng)用在內(nèi)存、模擬和計(jì)算能力方面的需求。
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此外，德州儀器全方位的生態(tài)系統(tǒng)可提供進(jìn)一步支持，該生態(tài)系統(tǒng)涵蓋針對(duì)所有 MSPM0 MCU 優(yōu)化的軟件開發(fā)套件、用于快速原型設(shè)計(jì)的硬件開發(fā)套件、參考設(shè)計(jì)，以及作為常見 MCU 功能代碼示例的子系統(tǒng)。借助德州儀器的 Zero Code Studio 工具，用戶無(wú)需編寫任何代碼，即可在短短幾分鐘內(nèi)完成 MCU 應(yīng)用的配置、開發(fā)和運(yùn)行。工程師能夠利用此生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)并重用代碼，而無(wú)需對(duì)硬件或軟件進(jìn)行重大修改。除了這一生態(tài)系統(tǒng)，為滿足未來(lái)需求，德州儀器還在不斷加大投入，提升內(nèi)部制造能力，這也為 MSPM0 MCU 產(chǎn)品組合提供了有力支撐。