在醫(yī)療可穿戴設(shè)備與個人電子產(chǎn)品持續(xù)向小型化邁進(jìn)的當(dāng)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(shè)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(yīng)用所必備的高精度、高可靠、低功耗以及長續(xù)航等關(guān)鍵指標(biāo)。

多因素協(xié)同，推動醫(yī)療可穿戴設(shè)備市場蓬勃發(fā)展

根據(jù)QYResearch調(diào)研團(tuán)隊(duì)發(fā)布的《全球醫(yī)療可穿戴設(shè)備市場報告2023-2029》報告數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2029年，全球醫(yī)療可穿戴設(shè)備市場規(guī)模將達(dá)到1141億美元，未來幾年年復(fù)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(qū)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(shè)備的需求，這類設(shè)備能夠幫助老年人實(shí)時監(jiān)測健康狀況，及時發(fā)出緊急預(yù)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(zhuǎn)變，對個人健康檢測和管理的需求日益旺盛；三是，半導(dǎo)體技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，包括生物傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程監(jiān)測等技術(shù)的進(jìn)步，使得醫(yī)療可穿戴設(shè)備能夠精確、實(shí)時地輸出健康數(shù)據(jù)，為疾病預(yù)防與管理提供有力支撐。

然而，這些醫(yī)療可穿戴設(shè)備的進(jìn)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(fù)雜性等。但最重要的還是，設(shè)備價格居高不下，且可靠性和準(zhǔn)確性尚未達(dá)到要求。

全球超小型MCU面世，助力微型應(yīng)用創(chuàng)新

為了幫助應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品組合——MSPM0系列，我們的初始戰(zhàn)略便是打造經(jīng)濟(jì)實(shí)用的MCU系列產(chǎn)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(jìn)行優(yōu)化。”

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(kuò)展性強(qiáng)、成本優(yōu)化出色且極易上手，極大地幫助客戶縮短了產(chǎn)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(dāng)前業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)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(shè)計(jì)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(yīng)用，包括但不限于穿戴醫(yī)療器械、個人電子產(chǎn)品和工業(yè)傳感器。

Yiding Luo著重指出：“這款MCU產(chǎn)品充分體現(xiàn)了WCSP封裝技術(shù)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(zhuǎn)換器，6個通用的輸入輸出引腳，并且具備URT、SPI、I2C等標(biāo)準(zhǔn)通信接口，并且具有低功耗的計(jì)時器。”

從三個維度克服研發(fā)挑戰(zhàn)，達(dá)成最佳性能平衡

在設(shè)計(jì)該MCU產(chǎn)品時，TI也面臨了一些技術(shù)難題。Yiding Luo表示：“TI從設(shè)計(jì)、制造、封裝三個維度克服了研發(fā)挑戰(zhàn)。”

他進(jìn)一步解釋道：“設(shè)計(jì)維度，TI依托豐富的模擬產(chǎn)品線資源，與模擬團(tuán)隊(duì)緊密合作，將ADC、運(yùn)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(shí)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(shù)，在功耗、性能和成本取尋得最優(yōu)解。該制程技術(shù)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(chǎn)品線量產(chǎn)過程中積累的經(jīng)驗(yàn)與持續(xù)優(yōu)化能力，這款MCU成功采用WCSP封裝，實(shí)現(xiàn)了最小封裝尺寸的突破。”

或許會有人質(zhì)疑，如此小的尺寸，是否會犧牲散熱、可靠性等關(guān)鍵指標(biāo)？對信號完整性又是否會產(chǎn)生影響？Yiding Luo對此回應(yīng)稱：“由于這款產(chǎn)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?yàn)榉庋b小、成本低而降低可靠性標(biāo)準(zhǔn)，我們所有的MSPM0產(chǎn)品均會進(jìn)行車規(guī)級認(rèn)證。”

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(jìn)行一些設(shè)計(jì)上的考量。但TI并非第一次實(shí)現(xiàn)如此小的封裝產(chǎn)品，在諸多模擬產(chǎn)品線中，我們擁有尺寸更小的封裝產(chǎn)品。通過不同產(chǎn)品線之間的經(jīng)驗(yàn)交流和學(xué)習(xí)，我們積累了很多經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)現(xiàn)小尺寸的同時，也能確保整個信號鏈的完整性。”

結(jié)語

當(dāng)前，醫(yī)療可穿戴設(shè)備以及個人電子設(shè)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(chǎn)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(chǎn)品，在上述這幾個方面很好地取得了平衡，賦能微型應(yīng)用的創(chuàng)新。