晶圆级芯片尺度分装(WLCSP)技能，新一代的传感器，和DSP功用的组合将翻开胀大范畴MCU运用中的参观噪比(IoT)因特网。最常常说到的运用空间在于可穿戴设备。其他规划时机存在哪里遥感节点是必需的，如家庭自动化体系，流量计，和条形码扫描仪。芯片级封装也使植入，乃至可吸取的医疗监控设备负重致远。在一些运用中，它可认为信号剖析驻留挨近传感器是重要的。此运用程序的空间特别膏壤32位，DSP装备的MCU。集成了芯片级的MCU与传感器，无线通讯芯片，以及动力模块将使规划人员开发小型的，独立的体系更大的灵活性。它也答应他们挑选更小，更先进的传感器，依然满意高性能运用。
WLCSP基础知识
从朴实的电气规划的视点来看，运用的MCU与芯片级包装不呈现明显的应战，只需规划人员运用的PCB布局东西，能够处理WLCSP的物理特性。规范而有所不同厂家出产的，但适当的销节距(WLCSPs运用焊锡球)是0.44毫米，迹宽度是约100微米，焊接掩模厚度为约25μm。除了它们的更小的空间和高度比较塑料封装，WLCSPs供给其它长处，包含管芯和所述印刷电路板，高的热传导特性，和一个短的制作周期时刻之间低电感。传统封装的引脚经过焊球(凸点)被安排在有一个拱起物与凸块距离，它与国家的最先进的电路板安装流程兼容阵列替代。到安装在印刷电路板衬底上的WLCSP模具，模具被置于凸点侧朝下放在基底金属的着陆点。甲焊料回流工艺来熔化焊料构成一个接头。图1示出了这个进程。
图1：WLCSP安装在一个印刷电路板上。 (爱特梅尔公司供给)的管芯附着到衬底的焊料。增加的绝缘底层填充是在将进步接头的可靠性未图示的选项。
集成选项
规划团队或许承当运用WLCSP份来规划整个子体系自身或许它们能够挑选由第三方集成两个或更多的功用规划的溶液。决议首要取决于三个规范：可用的体系脚印，能量需求，而且该运用程序的唯一性。因为抢先的物联网规划或许包含微控制器和通讯才能，运用第三方产品由办理规范的职业安排现已预认证的优势。无线微控制器已成为在同一芯片上把MCU和通讯功用的抢手挑选。 Nordic半导体公司nRF51822，例如，供给了在单一封装的MCU和蓝牙低能量的基带功用。该芯片预认证由Bluetooth SIG。在这种情况下，在MCU部是一个32位的ARM Cortex-M0。 10位ADC和几个串行接口被包含以使集成有传感器更简略，和一个128位AES的协处理器是有需求的时分，以供给安全的数据衔接。一个运用程序，其间晶片级微控制器能够采纳这一概念的过程进一步-和特别有用-是一种活动监测器，其感测嵌入在头戴式耳机的耳塞心脏速率。因为典型的用例的耳机包含听音乐边运动，这是一个合乎逻辑的延伸到传感器和MCU增加蓝牙功用，现已在耳塞。产品，如LG心率监测器耳机正在挨近这个概念，但他们并不适宜一切的功用整合到一个耳塞。传感器集成到多芯片模块依然是一个应战，因为传感器一般不相同的方法，逻辑芯片做缩放。增加传感器才能的首要提名人是，有些令人惊奇的发光二极管，其制作与半导体工艺。简略地说，这个概念是，一个LED收发器可感测的改变的流体活动(即脉冲)以上的时刻。在光心脏拍脉冲传感器，光引导到皮肤或许反弹回的光传感器，或许是由血细胞吸收。是否它被反射或吸收，在一个特定的丈量点取决于脉息跳动的状况。接连的光传感器读数能够供给令人惊奇的精确的心脏搏动脉冲读取。积分心脏速率监测到一个耳塞是很或许需求强壮的核算引擎的运用程序。这一切都取决于所运用的LED数据解读成左右脉息有意义的信息的算法。德州仪器SimpleLink无线微控制器支撑各种无线技能，包含根据规范的6LoWPAN，蓝牙低功耗，Wi-Fi无线，和ZigBee的，以及专有的sub-GHz和专有2.4 GHz的。该CC3200系列集成了TI的门户网站到芯片系列集成了ARM Cortex-M4与Wi-Fi收发器和基带功用。 TI取得了CC3200-LAUNCHXL开发套件门户网站到该处理方案。无线MCU的一个重要的子类别运用专有，亚GHz收发器，其包含在TI的SimpleLink产品供给。一个比如是，在490 MHz频段操作Silicon Labs的Si106x / Si108x无线微控制器，868MHz频带，以及915MHz的频带。该公司的Si1060和Si1062无线MCU开发套件供给了一个切入点，规划人员运用这些产品的了解。
与WLCSP规划
规划团队可接受选用WLCSP部分来规划整个体系自身。这条道路明显需求比运用第三方处理方案的具体规划和潜在增加了规范认证本钱和规划周期。这或许是值得做的特别是在其间的资料本钱坚持尽或许低的大批量产品。在其他情况下，规划团队有必要从头开端作业，因为没有第三方的处理方案供给了一个不错的挑选。从地上规划的应战了触及挑选适宜的合同制作商。 WLCSP芯片更细腻，因为它们基本上都是一块硅片上。可是，也有其他的考虑，以及。因为芯片的塑料都不会装，硅对光线的敏感度或许会发挥作用，特别是与超低功耗的设备，这将是典型的物联网运用。光的影响发生在器材物理等级。光照射在设备上能够供给满足的能量以引起在芯片的行为扰动。这个问题能够经过在芯片上堆积的不透明资料来处理。感光度是一位经验丰富的合同制作商怎么辨认或许不是很明显规划师潜在问题的一个比如。许多与传统封装中遇到的规划问题变得与WLCSP更重要。供给的能量源或许是最重要的。比较于根据WLCSP设备体系，但它依然是一般是最好的挑选，即使是一粒扣子电池大。能量搜集能够是或许性关于一些运用，但即使是光伏太阳能采伐仅供给100毫瓦/平方厘米。超低功耗微控制器和收发器开端进行收割的场景一个实际的或许性。图2示出了能量搜集传感器节点的部件。留意，一些能量存储一般需求的，因为运用程序是或许有活性尖峰以大多数时刻处于睡觉方式花费。电容器组是能量的最有或许的方式。
图2：动力搜集传感器节点。 (Silicon Labs公司供给)的微控制器和收发器都值得细看。一种能量搜集运用的需求很好地习惯一个简略的，专有的sub-GHz无线处理方案。关于收发器两个明显参数在待机方式和在发射方式的能量耗费。关于这样一个完成的抱负人选是树立在ARM的Cortex-M4F内核，它有一系列的专用DSP功用使信号处理是许多更少的时钟周期比在非DSP功用的MCU完成了MCU。比较于M3的M4F内核集成的FPU硬件辅佐引擎和DSP扩展指令集。当在全油门操作因而，它会耗费更多的能量。 M3的有必要履行算法以软件，这意味着它处于活动方式善于M4F。关于用于处理传感器数据的许多算法，M4F芯耗费更少的能量。
定位WLCSP件
可用于那些从头开端树立WLCSP封装处理方案有许多MCU的挑选。在32位MCU的规划空间，Atmel公司供给了SAM4L和SAM4S家庭48 MHz和120 MHz的时钟速度。这两个系列都是根据ARM的Cortex-M4内核。一个典型的一部分，ATSAM4LS4BA-UUR，供给256 KB的闪存，I2C，红外，LIN，SPI，UART和USB衔接和各种外设。飞思卡尔半导体在其的Kinetis系列的一系列WLCSP的MCU。的MKL02Z32CAF4R，例如，运转在48兆赫。接口包含I2C，SPI和UART / USART。恩智浦半导体根据其WLCSP微控制器ARM的Cortex-M3内核。该LPC1768UKJ运转在100 MHz的时钟，具有512 KB的闪存。它供给了CAN，以太网，I2C，红外，微丝，SPI，SSI，UART / USART，USB OTG衔接，以及各种外设。 Silicon Labs还供给根据至少两个ARM中心WLCSP设备。 EFM32LG360F128G-E-CSP81是根据运转在运转在48 MHz和具有128 KB的闪存(64 KB和512 KB的版别都能够)的Cortex-M3内核。衔接选项包含UART / SPI /智能卡，红外，I2C，USB与主机和OTG支撑，以及USB 2.0。该EFM32WG360F64G-A-CSP81是根据运转在运转在48 MHz和具有64 KB的闪存ARM的Cortex-M4内核(128 KB和256 KB版别可供挑选)。它有一个相似的挑选的通讯接口，还供给了DSP指令支撑和浮点单元来履行核算密集型算法。其模仿外设也很风趣，包含一个12位的1兆采样/秒ADC，一个片上温度传感器，12位500 ksamples / s的DAC和电容式感应多达16个输入。
定论
因为选用了耐磨，互联网衔接的设备演化的界说，集成了微控制器，传感器体系和通讯的巨细是注定要缩水。单片机制作商正在使这种趋势与能够集成到模块比MCU自身将是一个传统的塑料封装小WLCSP设备。有向体系集成度明显的应战，可是，包含能量源和传感器的尺度，这是比较困难的缩短比半导体逻辑。立异的工程师在一切学科都想出处理方案，包含新的检测选项和能量搜集技能。还有许多的立异空间，可是，在超小身装扮，以及植入和可吸取的，体系进入产品的干流。
