0755-28444777
137 2426 4339
137 2426 4339
經過多年發展，石英晶振已占據市場主導，在一些產品應用中，MEMS硅可編程晶振又是不二選擇，這是為什么呢?而MEMS硅晶振和傳統的石英晶振有何區別呢?接下來揚興和大家一起聊聊這兩種晶振的特點。
一、一致性和穩定性：MEMS 硅晶振優于石英晶振
石英晶振不同的工作頻率對應不同的切割角度和切割方式，小型化后質量穩定性難以保障。此外，石英晶振老化后，可能導致密封在金屬殼與基座空腔內的惰性氣體“漏氣”。一旦晶體表面的銀被氧化，產品將出現故障。石英產品平均無故障工作時間僅為 3 千萬小時。而硅 MEMS 晶振生產時采用完全半導體工藝，保證了量產產品的品質一致性;且硅晶振采用先進工藝進行真空密封，無“氣密性”問題。SiTime 晶振公司測試數據顯示，硅晶振平均無故障工作時間可高達 5 億小時。
二、即時生產力 MEMS 硅晶振優于石英晶振
石英生產流程包括切割、鍍銀、封裝、測試、老化等數十道工序，一般需要經過 8-16 周的生產周期。此外，石英振蕩器所需的基座和起振 IC 全部被兩三家日系供應商控制，這決定了石英晶振無應急供貨能力。而 MEMS 硅晶振加工廠會提前備有大量的 MEMS 諧振晶片及 CMOS 晶片，當有客戶需求的時候僅需要進行簡單的封裝測試就可交貨，交貨周期大大縮短。
三、抗沖擊性：MEMS 硅晶振優于石英晶振
石英晶振工作頻率與晶片厚度成反比，晶片太薄則容易碎裂。工作頻率為 40MHz 的石英晶振，對應晶片厚度僅為 0.04mm。因此，高頻石英產品在運輸過程中容易碎裂。而 MEMS硅晶振輕巧的設計和先進的架構，使其具有良好的抗沖擊能力。根據 SiTime晶振 公司測試報告顯示，硅晶振抗沖擊性是石英晶振 10 倍以上。
四、可編程性：MEMS 硅晶振優于石英晶振
傳統石英振蕩器的主要規格參數如輸出頻率、頻率穩定性是由石英切割的形狀、厚度及加工過程中鍍銀老化等步驟來實現，這也導致石英缺乏靈活性。全硅 MEMS 振蕩器可使用專門的設備進行編程，實現頻率、電壓、精度等相關參數的控制。
五、頻率溫度特性：石英晶振優于 MEMS 硅晶振
根據 Epson晶振測試數據顯示，石英晶振溫度特性呈現連續性的三次曲線，而帶簡易溫調功能的石英晶體振蕩器(如 G-211S*E)能夠在較大溫度范圍內保持特性溫度。而硅的頻率公差隨溫度呈線形變化,需要使用小數分頻鎖相環電路(PLL)進行精密補償，以保證頻率穩定性。
六、相位抖動：石英晶振優于 MEMS 硅晶振
全硅MEMS振蕩器使用鎖相環電路進行補償，針對各溫度范圍轉換不同的分頻比。溫度點的振蕩頻率不連續性將引起輸出信號相位變化，從而對噪音和抖動特性造成不良影響。根據 Epson晶振對3.3V電源電壓、+25℃條件下不同振蕩器進行測試，石英晶振在 12K 至20MHz 的相位抖動情況顯著優于硅晶振。
七、電流消耗：石英晶振優于 MEMS 硅晶振
Epson晶振在 3.3V 電源電壓、+25℃且負載電容等于 10pF 的條件下各振蕩器耗電量測試數據顯示，石英晶體振蕩器采用波源基波振蕩方式，結構簡潔，耗電量較低。而全硅 MEMS振蕩器結構復雜，電流消耗要顯著高于石英晶振。
八、起振特性：石英晶振優于 MEMS 硅晶振
根據 Epson 晶振對 0-0.5 秒時間段中，在 3.3V 電源電壓、+25℃的條件下各振蕩器通電后的起振特性的測試結果：以頻率偏差在±10*10-6 以內的穩定所用時間進行比較，石英晶體振器的振蕩頻率在 1.5 毫秒以內實現穩定;全硅 MEMS 振蕩器①約需 90 毫秒;受頻率補償方式的影響，相位抖動特性較好的全硅 MEMS 振蕩器②約需 250 毫秒。
九、頻率穩定度：石英晶振優于 MEMS 硅晶振
Epson 晶振測試 50 秒條件下的各振蕩器頻率穩定度結果顯示，硅 MEMS 振蕩器①由于信號強弱而產生高達約 0.6*10-6 的抖動。帶鎖相環補償電路的硅 MEMS 振蕩器②穩定度有所改善，但仍不及石英晶體振蕩器。
綜合上述實驗指標以及市面各類產品參數，我們在下表中總結石英晶振及硅晶振各指標的差異。總體來說，MEMS 硅晶振在質量穩定性、抗震性能、交貨周期、封裝尺寸及可編程方面具有優勢，在對小型化要求較高的市場或某些特定的應用場所如物聯網、可穿戴等領域逐漸滲透。石英晶振精度高、耗電量小、相噪抖動較小等優勢顯著，廣泛用于衛星通信、GPS、航空航天及消費類民用電子產品中。
推薦閱讀
官方網站
微信二維碼
