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MEMS硅振甩开石英再续时钟创新

Frankin Zhao?? 2016年03月17日 ?? 收藏1
时钟器件对于大多数电子产品来说好比心脏——如果“心脏”不跳了,那其他所有部分都将无法正常工作。到目前为止,时钟产品已经存在了约70年,而在这之中,石英差不多占据了60年时间。然而,石英创新的脚步已经非常缓慢,尤其是到了物联网/可穿戴时代,石英晶体的小型化已经遇到瓶颈。而MEMS硅振产品问世仅有10年时间,仍处于早期发展阶段,之后还将迅猛发展。

日前,SiTime公司面向物联网/可穿戴应用再推新的Super-TCXO时钟器件。那么,相比在时钟市场已然站稳脚跟的石英器件,在产品不断小型化的今天,MEMS器件又会带来哪些突破性的优势呢?SiTime公司营销执行副总裁Piyush Sevalia先生来华,对MEMS时钟以及最新的Super-TCXO器件为我们做了全面介绍。

小型化当下,MEMS硅振能否甩开石英再续时钟创新?
图1:SiTime公司营销执行副总裁Piyush Sevalia先生。

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图2:8个不同的时钟应用(基站、通信/交换机、服务器、汽车电子、办公设备、平板/手机、安防以及智能穿戴,上面一排是该应用会用到多少颗时钟器件,下面一排是其总值)。

MEMS时钟用半导体方式取代石英

Sevalia先生表示,整个时钟市场分为三大领域:频率控制器件、半导体时钟器件以及时钟模块。其中,频率控制器件(传统石英)需要投入大量资金建制工厂,它实际上不属于半导体产业。而SiTime的产品可以用半导体的方式涵盖掉这三个领域——不需要去建制工厂,而是采用IC设计公司的模式来做。

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图3:整个时钟市场分为三大领域:频率控制器件(左)、半导体时钟器件(中)和时钟模组(右)。

频率器件可以分成晶体/谐振器、振荡器、手机用TCXO(温补振荡器)、基础设施用TCXO以及Super-TCXO五大类。其中,Super-TCXO具有最高的精度(PPM最低)。

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图4:频率器件分类。

未来,时钟器件的成长将由可穿戴设备、物联网和移动架构来带动。其中,物联网包括工业类、消费类、车用、医疗、通信和IT六大类应用。

2015年,在简单封装晶体振荡器(SPXO)出货上,SiTime已经成为了龙头供应商。“爱普生是这个领域最大的厂商,这个领域最大的华人厂商是台湾晶技(TXC)。爱普生和TXC的SPXO一年的最大产能大约为9000万颗,而SiTime去年的SPXO出货量为1.1亿颗,达到全球第一。”Sevalia先生透露。

另外,为了让全球系统厂商更容易获取SiTime的产品,除了像arrow、大联大控股品佳集团这样的传统半导体代理商渠道,以及像digikey、mouser这样的目录型分销渠道外,SiTime还用了过去这个产业从来没有用过的一种销售方式,即让原来制造石英器件的厂商导入其新技术,来在他们的品牌下销售原来他们认为是竞争对手的产品。

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图5:MEMS时钟的原理——用硅去做振荡器件(左),再加上可编程模拟IC(中)。把这两者组合在一起就是MEMS Super-TCXO(右。用CSP封装将两个裸片放在一起,即同时包括了起振和温补)。

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图6:SiTime MEMS时钟封装一览。

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图7:SiTime广泛的产品组合。

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图8:SiTime MEMS振荡器的优势。

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