RF - 今日电子
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MEMS 振荡器、谐振器和时钟产品<br />
是计时市场中新的、迅速成长的一部<br />
分。这些产品正在取代传统的石英和时<br />
钟芯片,它在单芯片上结合了上述两者<br />
的功能。不但如此,同样价格的 MEMS<br />
产品比石英设备尺寸更小,还能提供极<br />
佳的可靠性,非常稳定,且抗冲击和振<br />
荡的性能也是最好的。<br />
MEMS 振荡器的新功能还在<br />
不断增加。例如,MEMS振荡<br />
器现已成为目前市场上同等<br />
价格下尺寸最小的高质量因<br />
数(high-Q)振荡器、最稳<br />
定的高质量因数振荡器和尺<br />
寸最小的可编程振荡器。<br />
时间就是金钱<br />
一 直 以 来 , 技术文章中都有对<br />
MEMS 计时方案的价格竞争力的很多思<br />
索。然而,现在这些已不再成为问题,<br />
MEMS 部件已经以具有竞争力的价格量<br />
产了。<br />
MEMS 制造工艺有极大的优势:<br />
200mm CMOS 晶圆可以减少振动;标<br />
准的 IC 封装提高了可靠性且降低了成<br />
本;时钟输出频率的电子编程使得解决<br />
方案的成本更低。这些方案已经可以大<br />
批量生产,产品交付期也很短。担心石<br />
专题特写:谐振器 / 振荡器<br />
MEMS 振荡器 101<br />
英供货能力跟不上的日子已经过去了。<br />
上述这些 MEMS 计时方案的优势<br />
是针对初学者的。今年 9 月,最低抖动、<br />
尺寸最小的可编程振荡器工程样片就已<br />
经开始供应了,相位抖动(随机)仅为<br />
0.5ps,适合千兆位以太网、光纤通道和<br />
SATA/SAS 设备。这一新的性能水平<br />
将 MEMS 可编程振荡器带入了曾经由<br />
昂贵的石英设备主导的应用领域。以<br />
后,这种高性能的趋势将继续提高<br />
MEMS 谐振器和锁相环(PLL)的相位<br />
噪声性能。<br />
新的 0.4mm 超薄振荡器也是在今<br />
年9月发布的。之所以能实现这一尺寸,<br />
是因为 MEMS 振荡器的晶圆厚度仅有<br />
0.15mm。这些振荡器和谐振器是适合<br />
超薄应用领域的高性能时钟源方案。我<br />
们可以想象它们用在智能卡、高密度存<br />
SiTime公司 John McDonald<br />
储模块和微小的无线节点。石英的本身<br />
很脆,这就限制了它用于很多薄型产<br />
品,同时这类应用也会降低产量,提高<br />
成本。<br />
质量因数 Q<br />
下面我们从更具体的角度来看看计<br />
时领域发生的变化和 MEMS<br />
振荡器有上述优势的原因。<br />
很多技术都曾承诺要取代商<br />
用级石英,但 40 多年来所有<br />
这些技术都没能实现这一目<br />
标。分析表明这些非石英计<br />
时技术之所以失败是因为它<br />
们大都不能达到石英固有的<br />
稳定性,也有些可以实现很<br />
好的稳定性的例子,但这些<br />
都比现有的石英解决方案的成本高出许<br />
多。<br />
质量因数 Q 用来衡量谐振器保持其<br />
能量的效果。钟就是在现实生活中的具<br />
有高质量因数的例子,钟被敲响以后,<br />
钟声要经过很长时间才会消散。但如果<br />
敲一个质量因数很低的塑料杯子,其声<br />
能量几乎在敲响的瞬间就消失了。<br />
石英厂商提供± 5~± 100ppm 范<br />
围的产品,最常见的规格是± 50~±<br />
100ppm。这些厂商之所以能实现这么<br />
<strong>今日电子</strong> · 2007 年 12 月<br />
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