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MEMS高精密恒温晶振时钟出现 供应市场面临洗牌

2011年11月17日 ?? 收藏0
从德国博世分离出来的硅MEMS时钟供应商SiTime公司宣告,这一供应格局已经成为历史(过去,一些高端的对时间基准要求很高的长寿命应用市场(如智能电网、无线通信基站、基于SONET和同步以太网的核心及边缘路由器、IP时钟和仪器)要求采用满足三 级钟(Stratum 3)标准的时钟产品,亦即这些时钟产品必须满足以下三个非常苛刻的稳定性要求:全温度范围稳定性必须在0.1-0.28PPM范围之内、24小时频率稳定性必须小于或等于0.37PPM、20年频率稳定性必须小于或等于4.6PPM,至今业界只有很少的石英晶振供应商能够提供满足这些三 级钟应用市场需求的恒温晶振(OCXO)和温补晶振(TCXO)产品),因为SiTime成功推出了SiT530x系列全硅MEMS三 级钟(Stratum 3)解决方案,它们不仅可以完全替代传统的恒温晶振和温补晶振产品,而且性能指标大幅领先传统的石英恒温晶振和温补晶振产品。SiT530x样片将于2011年12月向合格客户提供,计划于2012年上半年开始量产。按需定价。

SiTime市场营销副总裁Piyush Sevalia表示:“SiT530x具有1-220MHz更宽的频率范围,且可编程定制出任意频率,但石英OCXO和TCXO的频率范围只能做到60MHz以下,而且只能定制提供有限的5-10个频率;SiT530x的最小尺寸已可达到2520(0.75mm高度),但石英OCXO的尺寸高达20.5×20.5×20.5mm,石英TCXO的尺寸也要到5032(1mm高度);SiT530x的可靠性高达5亿小时,而石英OCXO和TCXO只有2千万小时;SiT530x的最低工作电压已可到2.5V,但石英OCXO和TCXO还只能做到3.3V。”

这一切性能指标对比表明,SiT530x系列是目前供应市场中唯一兼具三 级钟(Stratum 3)稳定性、小尺寸、低电压运行和可编程特性的产品,支持客户方便快捷地实现产品的差异化和定制,因此在市场容量高达2亿美元的Stratum 3时钟市场上,SiT530x系列时钟产品可以说已占据了绝对的竞争优势,假以时日,一定会完全替代石英OCXO和TCXO产品,高精密恒温晶振供应市场洗牌格局已定。

SiTime首席执行官Rajesh Vashist表示:“SiTime的革命性技术能够集成全硅MEMS和模拟集成电路,从而实现创新解决方案。石英行业用了几十年时间才实现该精密度,而SiTime仅用了5年时间便突破了这一性能水平。先进的半导体技术使我们能够为产品添加独特的特性,从而为客户带来更多价值。凭借Stratum 3时钟等颠覆性创新产品以及我们近日发布的差分振荡器产品和压控硅振荡器产品,SiTime正在加速全硅MEMS时钟产品的应用。SiTime正在进军规模达10亿美元的振荡器市场。通过将高性能、低成本和易用性完美结合,我们已成功使500多家客户放弃了传统的石英产品,转而采用我们的产品。”

Yole Développement首席执行官和创始人Jean-Christophe Eloy,表示:“MEMS时钟替代传统恒温晶振和温补晶振产品代表着了一个新的里程碑,因为这在几年前还被认为是无法通过MEMS时钟技术实现的。SiTime现已跻身领先时钟提供商行列,旨在为高性能应用提供服务。相对于石英产品,我认为我们可以有把握的说SiTime的产品具有更多特性、更强性能和更高价值,并且正在推动全硅MEMS时钟解决方案在电子行业中的应用。”

“SiTime推出了最新一代SiT530x三 级钟,并在持续不断的刷新着产品性能、功能和可靠性方面的新基准。”艾睿电子全球市场和Asset Management高级副总裁Jeff Eastman指出,“SiTime可编程架构可保证艾睿随时有现货。我们许多客户都以在收益于SiTime全硅方案的优点。艾睿遍布全球的销售渠道和SiTime独一无有的技术,可使我们更有力更快速在电子市场中全面的推广SiTime具有创新性的时钟产品。”

SiT530x系列包括两款器件,运行频率范围为1至60MHz的SiT5301和运行频率范围为60至220MHz的SiT5302。除了上面提到的一些性能优势外,这两款器件还具有以下独特优势:第一,不同于石英产品,SiT530x振荡器没有激发性跳变(Activity Dips),因此可实现更加稳定的基准时钟和卓越的系统温度性能。第二,仅500飞秒的标准集成式RMS相位抖动(12kHZ至20MHz),可满足10Gbps以上带宽电信和网络等应用的苛刻要求。第三,可用的电压控制特性支持高达±12.5PPM的牵引范围,支持随时间进行系统内校准和微调。第四,通过50000G抗冲击及70G抗振测试(比石英强10倍)。

全硅MEMS时钟何时能完全取代石英产品?

随着CMOS工艺和MEMS技术的不断进步,全硅MEMS时钟的性能领先优势一定越来越领先石英晶振及时钟,而石英晶体的改进空间和降成本空间均已不大,交货时间和批量生产一致性都不是很好,而且石英晶振不可能实现可编程性,因此硅MEMS时钟的市场潜力和前景一定会越来越好。

SiTime市场营销副总裁Piyush Sevalia指出:“与石英相比,硅MEMS谐振器具有以下独特优势:可以集成在标准塑料封装中、可集成实现高精度时钟(5-25PPM)、无需任何外部振荡源、无PCB布板或XTAL匹配问题、较低拥有成本、可扩展和交货期短。”

他说,我们的硅MEMS时钟的出货量每年都在成倍增长,这说明,长期而言,硅MEMS时钟一定会取代石英时钟。但由于石英产品已有几十年的历史,其供应商与业界的合作深度和人脉关系均不是新兴的硅时钟供应商可比,因此短期内仍将是石英产品继续占据主流地位。

此外,Piyush Sevalia表示:“目前业内许多处理器芯片供应商希望在他们的芯片上集成我们的硅MEMS谐振器来实现片上RTC功能,并已有一家实现量产,他们是一家为智能电表市场提供处理芯片的供应商。”

目前业内有很多供应商均在提供硅时钟产品,如Silicon Labs和IDT,但大部分这类供应商只能提供PLL和时钟树产品,能提供硅振荡源的供应商并不多,而且即便能提供,稳定度一般只能做到200-300PPM,Silicon Labs的硅振荡器做得最好,但也只能做到50-100PPM。

能提供硅MEMS振荡源的供应商目前只有SiTime和Discera,但Discera的频率稳定性最高只能做到10PPM,相位噪声最高只能做到3-5ps,而SiTime的频率稳定度最高能做到0.1PPM,相位噪声可做到500fs。

Piyush Sevalia说:“到目前为止,我们已经交付了7千5百万颗硅MEMS振荡器,计划明年出货量做到1亿颗。目前,Top 5电脑OEM中的4家、Top 5消费电子OEM中的3家、Top 5合同制造商中的3家、Top 5 ODM均已批量使用我们的产品。”

Piyush Sevalia坦承:“我们的硅MEMS振荡器暂时还没有做到手机市场,一方面是因为我们把产品开发重点目标市场放在平均售价较高的电信和网络应用市场,另一方面是我们现有的产品还不能同时满足手机对相位噪声和功耗的要求,这方面暂时做得比石英产品要差一些,但我们正在改进,希望明年能做进手机市场。”

SiTime硅MEMS振荡器的批量应用市场包括:存储服务器、Xilinx目标开发板、EPON/GPON网关、计算服务器、10G交换机、以太网交换机、平板电脑、电子书、笔记本电脑、机顶盒、SSD、微投、基站、MFP、VoIP电话、DVR/CCTV/IP摄像机、DSC、对讲机、智能电表、视频电话、汽车黑匣子和汽车信息娱乐系统。


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