MEMS振蕩器與傳統石英晶振的性能對比

作者： 揚興科技 日期：2021-09-23 瀏覽量：

  在BOSCH公司從事MEMS技術研究的科學家，發現了將MEMS技術引入時鐘領域的機會，發明了基于MEMS技術的全硅可編程振蕩器，從此在頻率市場誕生了一個完全不同以往的產品，這將發起對現有石英振蕩器的顛覆性沖擊。(相關閱讀可以查看YXC揚興官網《SITIME晶振生產工藝流程圖》)

  只有采用完全不同以往的思想、技術、工藝才能帶來顛覆性的技術革命，這是修修補補的改造所不能實現的效果。由于MEMS振蕩器的實現原理完全不同于以往的石英晶振，因此它可以克服現有石英晶振的很多先天劣勢。具體總結如下：

  由采用全硅MEMS技術所帶來的優勢

  1、體積優勢

  石英晶振的振蕩頻率受石英晶體的體積所限，而要切割微小體積的石英晶體非常困難，且石英晶體的體積越小其制造良率就越低、制成后的抗沖擊能力就越差。MEMS振蕩器可以非常容易的實現小型化。

  目前SiTime的MEMS振蕩器已經可以實現2520的封裝體積，而如此之小的體積，石英晶體很難做到，并且據SiTime公司的產品市場總監Jeff介紹：“下一步還要實現2016封裝的MEMS振蕩器。”除了越來越小的電子設備需要更小體積振蕩器的配合，有些最新的電子設備的體積甚至已經小到了傳統石英晶振難以滿足要求的地步。比如下一代高容量SIM卡(HC-SIM)由于要具備USB接口，因此需要外加時鐘，而HCSIM卡的厚度非常有限，厚度只有0.7毫米，傳統的石英晶振厚度很難做到1毫米以內，這時厚度只有0.25毫米的SiT8003XT將成為最佳解決方案。

  2、穩定度優勢

  傳統晶振在使用20M-33MHrs后會發生性能穩定性下降的問題，而MEMS振蕩器出現該問題的時間是500MHrs，穩定度提高十倍以上。

  另外由于采用了SiTime公司擁有專利的穩固封裝，MEMS振蕩器的仿真系數達到-50，000G，而傳統的石英晶振只能達到-2，000G。因此相比較易破碎的石英晶振，MEMS晶振要堅固的多。

  3、效能優勢

  MEMS晶振可以做到更低的功耗和更快的啟動時間。功耗可低至3.5毫安，啟動速度快至3毫秒。這可以對滿足現有便攜產品的低功耗要求帶來幫助。

  MEMS振蕩器可以實現10個PPM的精度，這是石英晶振難以達到的，現有石英晶振的最高精度為25-30PPM。更高的精度為設計師設計產品提供了冗余。

  4、質量的一致性優勢

  MEMS振蕩器采用全硅工藝，完全按照半導體IC的制作工藝生產，可以采用成熟、穩定的半導體工藝，因此它的質量穩定性更高。不同頻率的石英晶振則要采用不同的切割生產線，最后對產品的質量穩定性帶來影響。

  5、成本優勢

  MEMS采用全硅工藝，可以在世界上任何一家晶圓廠代工，巨大的產品數量不會對產品成本帶來影響。而如果是石英晶振，廠家如果要滿足超出目前產能的產品數量需求就需要添置設備建設更多的生產線，人力成本和設備成本的增加都會直接影響產品的成本，而新設備、新工人的使用甚至會對產品質量的穩定性帶來影響。

  Stime最新的MEMS晶振性能介紹及解決方案：

  體積更小巧，厚度可低至0.25毫米

  穩固程度為傳統石英晶振的十倍

  功耗更低(3.5毫安)、啟動速度更快(3毫秒)、精度更高(10PPM)

  采用的半導體技術，在生產的穩定性比傳統石英晶振有優勢

  采用可編程的半導體技術，供貨周期由傳統晶振的十八周縮短為兩周

  蕩頻率高(800M)，且可以實現與現有石英晶振的PIN-TO-PIN引腳兼容

  石英晶振自誕生起已經走過了幾十年的時間，MEMS振蕩器是否是一個改朝換代的發明，我們都拭目以待。不過我建議設計師們可以嘗試一下，也許若干年后，當MEMS振蕩器一統江湖的時候，你會為自己的先見之明而感到驕傲呢?

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