Gracias a todos los que contribuyeron con sugerencias, he tratado de recopilar toda la información en la misma respuesta.
Los microcontroladores más pequeños de cada familia:
- Atmel ATtiny20-UUR: 1.55 x 1.40 x 0.53 mm, WLCSP-12, 10 gpio, paso de 0.4 mm (el ganador)
- (nuevo) Cypress CY8C4014FNI-421: 1.56 x 1.45 x 0.4 mm, WLCSP-16, 12 gpio, paso de 0.35 mm
- (nuevo) Maxim MAX32660GWE: 1.55 x 1.57 x 0.64 mm, WLCSP-16, 10 GPIO, paso de .35 mm
- (nuevo) Freescale Kinetis KL03 MKL03Z32CAF4RTR: 2.00 x 1.61 x 0.56 mm, BGA-20, 18 gpio, paso de 0.4 mm
- Freescale Kinetis KL02 MKL02Z32CAF4R: 2.00 x 1.95 X 0.56 mm, BGA-20, 18 gpio, paso de 0.4 mm
- NXP LPC1102UK: 2.32 x 2.17 x 0.60 mm, WLCSP-16, 11 gpio, paso de 0.5 mm
- Ambiq Apollo2 2.5 x 2.5 x 0.45 mm, WLCSP-49, 34 gpio, 0.35 mm
- ST STM32F042T6Y6: 2.70 x 2.60 x 0.55 mm, WLCSP-36, 36 pines, paso de 0.40 mm
- TI MSP430G2252: 2,65 x 2,55 x 0,28 mm, matriz desnuda, 22 almohadillas
- TI MSP430G2x01: 4.00 x 4.00 x 0.90 mm, QFN-16, 16 pines, paso de 0.65 mm
- Microchip PIC12LF1552T: 3.00 x 2.00 x 0.50 mm, QFN-8, 5 gpio, paso de 0.5 mm
A veces hay otras opciones en la misma familia que usan el mismo paquete, pero no he encontrado nada con un paquete más pequeño. Esto no tiene en cuenta la cantidad de circuitos de soporte que necesita cada chip, por supuesto.