|
電子系統設計高度集成和小體積化趨勢要求時鐘產品向小體積，薄型化方向發展，但在此過程中，傳統石英或壓電陶瓷材料的時鐘產品受制于物理特性，其可靠性、精度和高性能之間的平衡很難保持，傳統材料的易碎性，在厚度小于0.8mm時其抗沖擊、震動能力都大受影響，使得傳統材料的薄型化產品面臨著高成本及低良率的問題。 MEMS時鐘產品的出現打破了這一局限，過去兩年來，采用MEMS技術的各類產品其市場規模已經高達幾十億（顆），時鐘產品作為電子產品的“心臟”，為其提供了近50億美元的市場前景。SiTime是一家全硅MEMS時鐘產品供應商，其MEMS技術源自 BOSCH，通過改進并結合高性能的仿真技術，其振蕩器由MEMS諧振器和支撐PLL及其信號調節電路的ASIC兩個裸片構成，以標準的CMOS制程完成了產品的設計和制造，在通用的半導體設備上制造產品可以通過代工的方式實現規模化量產，而標準的工藝和經過廣泛驗證的質量也提高了產品良率并降低了生產成本——這也是傳統材料時鐘產品無法做到的。 設計特點：可編程和高穩定性 繼兩年前推出第一代全硅MEMS時鐘產品后，SiTime最近又推出了號稱全球功耗最低、最薄、最低啟動時間的具有可編程特性的三款振蕩器產品 SiT8003、SiT8003XT、SiT8033。據SiTime全球產品市場總監JeffGa o 介紹，SiTime 的目標市場是以全硅MEMS時鐘產品取代傳統的諧振器、振蕩器和頻率發生器。MEMS諧振器內建諧振器，無需外掛晶振，有助于減少體積和成本；振蕩器方面，利用硅的物理特性，其產品創新較石英有著更大的靈活性；在頻率發生器領域，以往模擬廠商的產品都是以雙芯片的方式實現（主芯片+參考時鐘芯片）多種頻率，全硅MEMS則只需要一顆芯片即可實現（圖1）。 可編程全硅MEMS的靈活性可以使之在高性能和低功耗區間自由選擇，“相對于石英晶振12周交貨期來說，全硅 MEMS只需要兩周的交貨期，”Jeff Gao表示，“SiTime的MEMS時鐘產品擁有1.8V~3V~3.3V的寬泛輸入電壓，1MHz~200MHz的頻率范圍，2.5×2.0~7.0×5.0的尺寸范圍，并且其穩定性高于石英產品10倍，精確度達到±25PPM。”另外，全硅MEMS在解決EMI問題以及高溫度范圍適用上（-40℃~+125℃）都優于石英產品。為了方便用戶設計，SiTime在某些產品型號上采取同石英產品完全兼容的腳位，以便直接取代而無需重新設計。“全硅MEMS的物理（體積、形狀）特征決定其基本頻率，其體積約為晶振的1/10，厚度僅為晶振的1/4，其高達50000G的防震能力更優于石英產品20倍，”Jeff Gao說，“通過芯片內的f ract ional -NPLL和非易失性存儲器，SiTime全硅MEMS 時鐘產品可對頻率、電壓和精度進行編程調整，并組合成不同功能的時鐘產品。” 產品前景：550億美元市場 SiTime亞洲區業務副總裁David Hsieh表示，基于標準化和可編程性，全硅MEMS時鐘產品另一個優勢在于靈活性，尤其是在設計過程中提供快速服務支持。“SiTime新推出的三款產品工作電流約為3.5mA，在睡眠狀態下為10μA，啟動時間為3.5ms。SiTime將市面上8類需要認證的頻率組件整合成2類組件，對于用戶來說，他們不再需要為了準備某些特性的振蕩器而面對眾多的供貨商——受制于材料加工工藝的限制，單個晶振供貨商無法提供所有型號的產品——這將大大簡化備貨，降低采購成本，并且縮短采購周期。”David Hsieh表示，“隨著電子系統功能的增加，整個系統對頻率的要求也逐漸加大，例如智能卡或SIM卡在增加了USB功能后對頻率的要求發生了變化。這些將推動振蕩器的需求上升，預計在2010年全球振蕩器市場規模將達到550億美元，其中計算機領域為170億，HC SIM&Smart Card150億，消費類電子230億。而像存儲卡這類新興應用，目前只有全硅MEMS時鐘產品能夠支持。” |
