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MEMS振蕩器與傳統(tǒng)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(shù)研究的科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了將MEMS技術(shù)引入時鐘領(lǐng)域的機會，發(fā)明了基于MEMS技術(shù)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(chǎn)品，這將發(fā)起對現(xiàn)有石英振蕩器的顛覆性沖擊。(相關(guān)閱讀可以查看YXC揚興官網(wǎng)《SITIME晶振生產(chǎn)工藝流程圖》)

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

由采用全硅MEMS技術(shù)所帶來的優(yōu)勢

1、體積優(yōu)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(xiàn)小型化。

目前SiTime的MEMS振蕩器已經(jīng)可以實現(xiàn)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(jù)SiTime公司的產(chǎn)品市場總監(jiān)Jeff介紹：“下一步還要實現(xiàn)2016封裝的MEMS振蕩器?！背嗽絹碓叫〉碾娮釉O(shè)備需要更小體積振蕩器的配合，有些最新的電子設(shè)備的體積甚至已經(jīng)小到了傳統(tǒng)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(tǒng)的石英晶振厚度很難做到1毫米以內(nèi)，這時厚度只有0.25毫米的SiT8003XT將成為最佳解決方案。

2、穩(wěn)定度優(yōu)勢

傳統(tǒng)晶振在使用20M-33MHrs后會發(fā)生性能穩(wěn)定性下降的問題，而MEMS振蕩器出現(xiàn)該問題的時間是500MHrs，穩(wěn)定度提高十倍以上。

另外由于采用了SiTime公司擁有專利的穩(wěn)固封裝，MEMS振蕩器的仿真系數(shù)達到-50，000G，而傳統(tǒng)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(yōu)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(xiàn)有便攜產(chǎn)品的低功耗要求帶來幫助。

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

4、質(zhì)量的一致性優(yōu)勢

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

5、成本優(yōu)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(chǎn)品數(shù)量不會對產(chǎn)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(chǎn)能的產(chǎn)品數(shù)量需求就需要添置設(shè)備建設(shè)更多的生產(chǎn)線，人力成本和設(shè)備成本的增加都會直接影響產(chǎn)品的成本，而新設(shè)備、新工人的使用甚至?xí)Ξa(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性帶來影響。