Sitime全硅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。Sitime全硅MEMS振蕩器與傳統石英晶振的比較,有哪些優勢呢?
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。
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HC SIM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ZL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。
采用可編程技術帶來的優勢:
1、交貨周期大幅縮短
由于采用可編程技術,MEMS振蕩器可以針對客戶的不同頻率需要,在很短的時間內提供不同頻率的產品,平均的供貨期為兩周,而石英晶振通常的供貨周期為十八周。這在制造商對上市時間越來越敏感,產品生命周期越來越短的今天是十分重要的。
2、減少供貨商的數量和驗證時間
采用傳統的石英晶振,沒有一家廠家可以保證能夠提供客戶所需的所有頻率。因此制造商需要選用多個晶振制造商的產品,并且為了保證產品可靠性需要對不同頻率的晶振進行驗證。
采用MEMS振蕩器,由于頻率是可編程的,只需要采有一個廠家的有限數量的振蕩器就可以滿足制造商對不同頻率振蕩器的需要。和盡量少的供貨商打交道,盡量少的花費產品驗證時間對制造商降低成本、簡化制造流程、加快產品上市時間都是有幫助的。
3、對制造商解決EMI問題帶來幫助
雖然設計師在設計初期做很多EMI/EMC問題的考量,但往往會還是會在最終設計完成時碰到由于通不過EMI測試而無法量產的問題。傳統的解決方法是:
(1)重新優化布板,這是花費時間最長、成本最高的做法。
(2)給相應的位置增加屏蔽罩和濾波器,這樣會增加成本和制造難度。
(3)有了MEMS擴頻振蕩器,現在還有一種方法是采用擴頻振蕩器擴展時鐘頻譜對由時鐘帶來的EMI問題加以解決,采用不同的擴展方式和擴展幅度可以取得不同的效果,最好的情況是可以降低EMI12個dB。實際應用中,已經有設計師通過使用MEMS擴頻時鐘代替原有石英晶振使原來通不過EMI測試的產品順利過關。
其他優勢:
和現有的石英晶振PIN-TO-PIN,可以順利替代。
可以采用從1.8V至3.3V的多種電壓,全面覆蓋現有電子產品的輸出電壓規格。
具備差分輸出功能。振蕩頻率高,最高可以實現800M的振蕩頻率,滿足通信等高端應用的需要。
由于存在以上的性能優勢,長期來看MEMS振蕩器將代替現有的石英晶振。但由于振蕩器在使用中具有價格低、用量大、功能重要的特點,很多制造商都有自己的使用習慣和固定客戶,MEMS晶振要代替石英晶振也存在以下需要解決的問題: 擴大MEMS振蕩器在業界的認知度。