MEMS振荡器与传统石英晶振的性能对比

作者: 扬兴科技 日期:2021-09-23 浏览量:
在BOSCH公司从事MEMS技术研究的科学家,发现了将MEMS技术引入时钟领域的机会,发明了基于MEMS技术的全硅可编程振荡器,从此在频率市场诞生了一个完全不同以往的产品,这将发起对现有石英振荡器的颠覆性冲击。(相关阅读可以查看YXC扬兴官网SITIME晶振生产工艺流程图)


只有采用完全不同以往的思想、技术、工艺才能带来颠覆性的技术革命,这是修修补补的改造所不能实现的效果。由于MEMS振荡器的实现原理完全不同于以往的石英晶振,因此它可以克服现有石英晶振的很多先天劣势。具体总结如下:
MEMS振荡器

由采用全硅MEMS技术所带来的优势

1、体积优势
石英晶振的振荡频率受石英晶体的体积所限,而要切割微小体积的石英晶体非常困难,且石英晶体的体积越小其制造良率就越低、制成后的抗冲击能力就越差。MEMS振荡器可以非常容易的实现小型化。
目前SiTime的MEMS振荡器已经可以实现2520的封装体积,而如此之小的体积,石英晶体很难做到,并且据SiTime公司的产品市场总监Jeff介绍:“下一步还要实现2016封装的MEMS振荡器。”除了越来越小的电子设备需要更小体积振荡器的配合,有些最新的电子设备的体积甚至已经小到了传统石英晶振难以满足要求的地步。比如下一代高容量SIM卡(HC-SIM)由于要具备USB接口,因此需要外加时钟,而HCSIM卡的厚度非常有限,厚度只有0.7毫米,传统的石英晶振厚度很难做到1毫米以内,这时厚度只有0.25毫米的SiT8003XT将成为最佳解决方案。

2、稳定度优势
传统晶振在使用20M-33MHrs后会发生性能稳定性下降的问题,而MEMS振荡器出现该问题的时间是500MHrs,稳定度提高十倍以上。
另外由于采用了SiTime公司拥有专利的稳固封装,MEMS振荡器的仿真系数达到-50,000G,而传统的石英晶振只能达到-2,000G。因此相比较易破碎的石英晶振,MEMS晶振要坚固的多。

3、效能优势
MEMS晶振可以做到更低的功耗和更快的启动时间。功耗可低至3.5毫安,启动速度快至3毫秒。这可以对满足现有便携产品的低功耗要求带来帮助。
MEMS振荡器可以实现10个PPM的精度,这是石英晶振难以达到的,现有石英晶振的最高精度为25-30PPM。更高的精度为设计师设计产品提供了冗余。

4、质量的一致性优势
MEMS振荡器采用全硅工艺,完全按照半导体IC的制作工艺生产,可以采用成熟、稳定的半导体工艺,因此它的质量稳定性更高。不同频率的石英晶振则要采用不同的切割生产线,最后对产品的质量稳定性带来影响。

5、成本优势
MEMS采用全硅工艺,可以在世界上任何一家晶圆厂代工,巨大的产品数量不会对产品成本带来影响。而如果是石英晶振,厂家如果要满足超出目前产能的产品数量需求就需要添置设备建设更多的生产线,人力成本和设备成本的增加都会直接影响产品的成本,而新设备、新工人的使用甚至会对产品质量的稳定性带来影响。


mems硅晶振价值和优势

Stime最新的MEMS晶振性能介绍及解决方案:
体积更小巧,厚度可低至0.25毫米
稳固程度为传统石英晶振的十倍
功耗更低(3.5毫安)、启动速度更快(3毫秒)、精度更高(10PPM)
采用的半导体技术,在生产的稳定性比传统石英晶振有优势
采用可编程的半导体技术,供货周期由传统晶振的十八周缩短为两周
荡频率高(800M),且可以实现与现有石英晶振的PIN-TO-PIN引脚兼容


石英晶振自诞生起已经走过了几十年的时间,MEMS振荡器是否是一个改朝换代的发明,我们都拭目以待。不过我建议设计师们可以尝试一下,也许若干年后,当MEMS振荡器一统江湖的时候,你会为自己的先见之明而感到骄傲呢?

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