например, C8051F520 имеют корпус 3х3 мм и максимальную тактовую 25МГц (есть встроенный RC-генератор на 24,5МГц+/-0,5%) Есть C8051F411 в корпусе 5х5 мм с максимальной тактовой 50МГц Есть STM32F101T (103T) в корпусе 6х6 мм с максимальной тактовой 72МГц и ядром ARM (Cortex-M3)
Да много ещё чего можно найти в корпусах, меньших чем SO-8, если не зацикливаться на одном атмеле