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在醫(yī)療可穿戴設備與個人電子產品持續(xù)向小型化邁進的當下，對于集成于其中的電子器件的要求也越來越苛刻。特別是醫(yī)療級可穿戴設備，其搭載的電子器件不但要在物理尺寸上做到更小、更輕、更薄，還需契合醫(yī)療級應用所必備的高精度、高可靠、低功耗以及長續(xù)航等關鍵指標。
多因素協(xié)同，推動醫(yī)療可穿戴設備市場蓬勃發(fā)展
根據(jù)QYResearch調研團隊發(fā)布的《全球醫(yī)療可穿戴設備市場報告2023-2029》報告數(shù)據(jù)顯示，預計到2029年，全球醫(yī)療可穿戴設備市場規(guī)模將達到1141億美元，未來幾年年復合增長率（CAGR）為9.2%。
這一高速增長態(tài)勢主要由以下幾個因素驅動：一是，老齡化人口數(shù)量攀升，極大地推動了對于醫(yī)療可穿戴設備的需求，這類設備能夠幫助老年人實時監(jiān)測健康狀況，及時發(fā)出緊急預警并提供救助；二是，大眾健康意識逐步提升，生活方式也發(fā)生轉變，對個人健康檢測和管理的需求日益旺盛；三是，半導體技術的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，包括生物傳感技術、數(shù)據(jù)分析和遠程監(jiān)測等技術的進步，使得醫(yī)療可穿戴設備能夠精確、實時地輸出健康數(shù)據(jù)，為疾病預防與管理提供有力支撐。
然而，這些醫(yī)療可穿戴設備的進一步普及還面臨著一些阻礙因素，如數(shù)據(jù)安全與隱私問題、監(jiān)管和法規(guī)的復雜性等。但最重要的還是，設備價格居高不下，且可靠性和準確性尚未達到要求。
全球超小型MCU面世，助力微型應用創(chuàng)新
為了幫助應對上述市場挑戰(zhàn)，德州儀器（TI）近期推出了一款全球超小型MCU。這款產品集成本優(yōu)勢、小尺寸，以及易用性于一身，同時具備高性能、低功耗等特性。
德州儀器MSP微控制器產品線經(jīng)理Yiding Luo表示：“兩年前，TI首次推出Arm? Cortex?-M0+微控制器產品組合——MSPM0系列，我們的初始戰(zhàn)略便是打造經(jīng)濟實用的MCU系列產品，以滿足多樣化的市場需求，并在優(yōu)化、尺寸和易用性方面不斷進行優(yōu)化?！?/p>
截至目前，德州儀器已經(jīng)推出了超過150款MSPM0微控制器可供客戶選擇。這些微控制器擴展性強、成本優(yōu)化出色且極易上手，極大地幫助客戶縮短了產品上市時間。
前文提及的全球超小型MCU就是MSPM0 MCU的新成員。據(jù)悉，相較于當前業(yè)內同類產品，這款MCU尺寸減少了38%，尺寸甚至小于一顆黑胡椒粒，它也被稱為一顆‘擁有大腦的電阻’，因其體積比電阻還小。
雖然它身形小巧，集成功能卻非常全面。它集成了最基本的MCU模擬和數(shù)字功能。超小型的封裝讓設計人員可以在不影響性能的前提下，能夠不斷優(yōu)化PCB空間，非常適用于緊湊型應用，包括但不限于穿戴醫(yī)療器械、個人電子產品和工業(yè)傳感器。
Yiding Luo著重指出：“這款MCU產品充分體現(xiàn)了WCSP封裝技術的優(yōu)勢，8個焊球WCSP尺寸僅為1.38mm2。它還具備以下特性：16KB閃存存儲器、1個3通道的12位模數(shù)轉換器，6個通用的輸入輸出引腳，并且具備URT、SPI、I2C等標準通信接口，并且具有低功耗的計時器。”
從三個維度克服研發(fā)挑戰(zhàn)，達成最佳性能平衡
在設計該MCU產品時，TI也面臨了一些技術難題。Yiding Luo表示：“TI從設計、制造、封裝三個維度克服了研發(fā)挑戰(zhàn)?！?/p>
他進一步解釋道：“設計維度，TI依托豐富的模擬產品線資源，與模擬團隊緊密合作，將ADC、運放、DAC，以及比較器等模擬IP以高度優(yōu)化的方式集成至MCU中，實現(xiàn)了性能、成本和尺寸的最佳平衡；制造維度，該款MCU采用了65nm制程技術，在功耗、性能和成本取尋得最優(yōu)解。該制程技術在優(yōu)化了數(shù)字部分的同時，兼顧了模擬元器件的尺寸限制；封裝維度，得益于TI在多產品線量產過程中積累的經(jīng)驗與持續(xù)優(yōu)化能力，這款MCU成功采用WCSP封裝，實現(xiàn)了最小封裝尺寸的突破。”
或許會有人質疑，如此小的尺寸，是否會犧牲散熱、可靠性等關鍵指標？對信號完整性又是否會產生影響？Yiding Luo對此回應稱：“由于這款產品的功耗非常低，所以不存在散熱方面的問題；可靠性方面，我們也做了很多考量，并不會因為封裝小、成本低而降低可靠性標準，我們所有的MSPM0產品均會進行車規(guī)級認證?！?/p>
對于信號完整性問題，他表示：“芯片封裝尺寸小，的確會對信號完整性等方面進行一些設計上的考量。但TI并非第一次實現(xiàn)如此小的封裝產品，在諸多模擬產品線中，我們擁有尺寸更小的封裝產品。通過不同產品線之間的經(jīng)驗交流和學習，我們積累了很多經(jīng)驗，在實現(xiàn)小尺寸的同時，也能確保整個信號鏈的完整性?！?/p>
結語
當前，醫(yī)療可穿戴設備以及個人電子設備朝著小型化、長續(xù)航，低成本、高性能方向發(fā)展的趨勢愈發(fā)顯著，這也促使MCU產品在這些維度上不斷創(chuàng)新。TI此次推出的全球超小型MCU產品，在上述這幾個方面很好地取得了平衡，賦能微型應用的創(chuàng)新。
