У меня такая же ситуация с чипами STM32F100C4T6B. Купил в прошлом году пару десятков - у всех реальный размер флеша не 16кБ, а 32кБ.
Определяется ST-LINK'ом как:
21:49:03 : ST-LINK Firmware version : V1J12S0
21:49:03 : Connected via SWD.
21:49:03 : Connetion mode : Normal.
21:49:03 : Device ID:0x420
21:49:03 : Device flash Size : 32KBytes
21:49:03 : Device family :STM32F100xx Low/Medium density Value Line
Записывал в него программу размером 19488 байт, проблем не возникало.