MEMS技术给硅晶振带来什么优势?

作者: 扬兴科技 日期:2021-09-23 浏览量:
何为 MEMS?即微电子机械系统,这种系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令,还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。SiTime MEMS 硅晶振采用全硅的MEMS技术,由两个芯片堆栈起来,下方是CMOS PLL驱动芯片,上方则是MEMS谐振器,以标准QFN IC封装方式完成。那么MEMS技术给硅晶振带来什么优势呢?
MEMS振荡器原理图

一、交货周期大幅缩短
由于采用可编程技术,可以针对客户的不同频率需要,在很短的时间内提供不同频率的产品,平均的供货期为两周,而石英晶振通常的供货周期为十八周。这在制造商对上市时间越来越敏感,产品生命周期越来越短的今天是十分重要的。

SiTime的亚太区销售副总David介绍,为了满足美国一家客人的需要,SiTime在24小时内就提供了样片、一周内提供了100片产品,而在两周内就实现了满足客户需求的批量供货。

二、减少供货商的数量和验证时间
采用传统的石英晶振,没有一家厂家可以保证能够提供客户所需的所有频率。因此制造商需要选用多个晶振制造商的产品,并且为了保证产品可靠性需要对不同频率的晶振进行验证。

采用MEMS振荡器,由于频率是可编程的,只需要采有一个厂家的有限数量的振荡器就可以满足制造商对不同频率振荡器的需要。和尽量少的供货商打交道,尽量少的花费产品验证时间对制造商降低成本、简化制造流程、加快产品上市时间都是有帮助的。(相关阅读可以查看YXC扬兴官网《YXC扬兴成为中国首家MEMS晶振生产厂商》

MEMS振荡器内部细节图
三、对制造商解决EMI问题带来帮助

虽然设计师在设计初期做很多EMI/EMC问题的考量,但往往会还是会在最终设计完成时碰到由于通不过EMI测试而无法量产的问题。传统的解决方法是:

1、重新优化布板,这是花费时间最长、成本最高的做法。
2、给相应的位置增加屏蔽罩和滤波器,这样会增加成本和制造难度。
3、有了MEMS扩频振荡器,现在还有一种方法是采用扩频振荡器扩展时钟频谱对由时钟带来的EMI问题加以解决,
采用不同的扩展方式和扩展幅度可以取得不同的效果,最好的情况是可以降低EMI12个dB。实际应用中,已经有设计师通过使用MEMS扩频时钟代替原有石英晶振使原来通不过EMI测试的产品顺利过关。
MEMS振荡器实物图

其他优势:
和现有的石英晶振PIN-TO-PIN,可以顺利替代。
可以采用从1.8V至3.3V的多种电压,全面覆盖现有电子产品的输出电压规格。
具备差分输出功能。振荡频率高,最高可以实现800M的振荡频率,满足通信等高端应用的需要。
由于存在以上的性能优势,长期来看MEMS振荡器将代替现有的石英晶振。但由于振荡器在使用中具有价格低、用量大、功能重要的特点,很多制造商都有自己的使用习惯和固定客户。(相关阅读可以查看YXC扬兴官网《MEMS振荡器与传统石英晶振的性能对比》

MEMS晶振要代替石英晶振也存在以下需要解决的问题:
1、扩大MEMS振荡器在业界的认知度
2、客户使用习惯的培养
3、拉大与石英晶振的价格优势,目前只是价格相当

SiTime的亚太区销售总监David介绍,该公司的MEMS晶振目前还主要是满足制造商在替代使用中的需要,但是用过MEMS振荡器的客户由于认识到了MEMS振荡器的优势,回头率都很高,该公司的MEMS振荡器出货量累计已达800万片,而这些出货量主要是2008年后取得的,出货量的增速增加很快。

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