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更多>>基于硅和石英晶振的計(jì)時(shí)設(shè)備市場(chǎng)蓬勃發(fā)展
來源：http://www.fengxong.cn 作者：康比電子 2019年08月21
DisceraInc.與VectronInternational之間的戰(zhàn)略聯(lián)盟推出了第一款基于MEMS的CMOS定時(shí)電路,可直接取代傳統(tǒng)的石英晶體振蕩器.MOS1可以替代的其他振蕩器技術(shù)是陶瓷,薄膜體聲波諧振器(FBAR)和表面聲波(SAW)定時(shí)裝置
無廠設(shè)計(jì)
MOS1系列MEMS振蕩器以小尺寸提供高性能和低成本,可滿足各種消費(fèi)者和一些軍事應(yīng)用的需求(圖1).它包括一個(gè)MEMS諧振器,是一種采用晶圓級(jí)處理與信號(hào)調(diào)理ASIC引線鍵合的無晶圓設(shè)計(jì)."MOS1是市場(chǎng)上現(xiàn)有計(jì)時(shí)設(shè)備的直接替代品,"Discera營(yíng)銷副總裁VenkatBahl表示.MOS1非常適用于便攜式攝像機(jī),靜態(tài)相機(jī),MP3播放器,DVD播放器,迷你磁盤驅(qū)動(dòng)器,PDA,電視播放器,機(jī)頂盒等.
與33MHz愛普生SG-8002石英晶體振蕩器相比,同一頻率的MOS1 MEMS振蕩器具有相當(dāng)?shù)亩秳?dòng)性能(RMS周期抖動(dòng)為25.38ps對(duì)29.22ps),功耗降低1/3(6.8mAvs.在3V時(shí)為4.5mA,溫度范圍內(nèi)的頻率變化較小,如圖2所示.
MOS1系列中的四個(gè)版本產(chǎn)生的頻率范圍為1MHz至125MHz,可在-40°C至85°C的工作溫度范圍內(nèi)選擇頻率容差和±100ppm,±50和±20ppm的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)℃.它們都消耗不到1μA的待機(jī)電流,這對(duì)于移動(dòng)電話和其他便攜式產(chǎn)品等消費(fèi)類電子產(chǎn)品來說是一個(gè)非常重要的參數(shù).所有Discera的振蕩器都規(guī)定以±5ppm/年或更低的速率老化,可提供塑料四元無鉛(QFN)或陶瓷封裝,尺寸為石英3225晶振(QFN)或1毫米(陶瓷).
MOS1系列的第一個(gè)版本S1工作頻率范圍為1MHz至10MHz.S2版本的工作頻率為10MHz至40MHz;S3版本規(guī)定為40MHz至80MHz范圍;S4版本涵蓋80MHz至125MHz的范圍.S1和S2的電流耗散小于6mA,而S3和S4版本的耗散電流分別小于7.5mA和9.5mA.所有四個(gè)均采用2.7至3.3V的標(biāo)稱電源電壓工作,并產(chǎn)生3V輸出,最大輸出負(fù)載為15pF.
Discera正在尋找其CMOS MEMS振蕩器的三個(gè)關(guān)鍵特性(與石英振蕩器相比):更低的成本,更短的交付周期和更好的可靠性."進(jìn)入MEMS振蕩器市場(chǎng)的成本不到石英振蕩器的一半,"Bahl說.該公司認(rèn)為CMOSMEMS器件每年可節(jié)省15％的成本-晶振廠家制造商的成本將難以跟上.MEMS振蕩器還提供了一種獨(dú)特的方式,可在很寬的范圍內(nèi)定義工作頻率,分辨率高達(dá)2ppm.
可靠性和堅(jiān)固性是這些MEMS振蕩器的關(guān)鍵屬性.而且,它們?cè)跇O端環(huán)境中的高性能特殊應(yīng)用的成本降低了約100倍.測(cè)試表明,MOS1的諧振器可以承受30,000gs的沖擊,性能不會(huì)降低,無需專門的封裝.Discera計(jì)劃為某些軍事應(yīng)用推廣這種堅(jiān)固性功能.
大市場(chǎng)織機(jī)
基于硅和石英晶體的計(jì)時(shí)設(shè)備市場(chǎng)蓬勃發(fā)展并繼續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng).這是對(duì)市場(chǎng)分析公司ABIResearch的評(píng)估,該公司預(yù)計(jì)總收入將從2006年的42億美元增長(zhǎng)到2011年的57億美元.他們得出結(jié)論,基于硅的解決方案正在變得更好,最終將取代石英晶振,一種情緒Discera和Vectron同意.
"我們相信MEMS振蕩器是頻率控制市場(chǎng)未來的重要組成部分,"Vectron北美產(chǎn)品和運(yùn)營(yíng)副總裁EdGrant表示."雖然MEMS振蕩器的承諾已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間,但沒有一家供應(yīng)商能夠證明其可靠性和可制造性.我們相信Discera具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),能夠?qū)崿F(xiàn)這一承諾.我們期待與Discera合作,利用我們的互補(bǔ)技能創(chuàng)造行業(yè)定義產(chǎn)品."
放大Discera的市場(chǎng)角色是Vectron的產(chǎn)品總監(jiān)MarioSaucedo,他指出雖然Vectron最大的市場(chǎng)是高端應(yīng)用,但Discera的CMOS MEMS振蕩器具有小巧的外形和低成本,非常適合我們較小的商品定時(shí)市場(chǎng)設(shè)備."
一種先進(jìn)的諧振器技術(shù)
Discera的MEMS諧振器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是其獲得專利的PureSilicon微機(jī)械諧振器技術(shù).該技術(shù)是Discera創(chuàng)始人ClarkNguyen博士和眾多員工(包括Discera的首席技術(shù)官,Wan-ThaiHsu博士)進(jìn)行的十多年產(chǎn)品研發(fā)的結(jié)晶.關(guān)于低頻可編程晶振的工作起源于加州大學(xué)伯克利分校.后來,在密歇根大學(xué)開展了更高頻率,更高穩(wěn)定性的高Q諧振器研究(現(xiàn)在仍在進(jìn)行中).
基于PureSilicon諧振器的產(chǎn)品的制造采用亞微米設(shè)計(jì)規(guī)則,采用成熟的CMOS制造技術(shù),具有2個(gè)多晶硅層和單個(gè)金屬層(圖3).在更寬的工作溫度范圍內(nèi),Pure Silicon諧振器技術(shù)比石英晶體產(chǎn)品具有更多的線性特性.未來的產(chǎn)品將改善溫度范圍,并針對(duì)更加艱難的環(huán)境.
諧振器的設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)最佳性能,在低壓直流偏置電壓,高Q值和良好功率處理之間取得平衡.諧振器具有足夠的機(jī)械剛度,允許使用不太嚴(yán)格的真空包裝和粘接技術(shù),從而降低生產(chǎn)成本(圖4).這種方法允許生產(chǎn)滿足或超過關(guān)鍵石英晶體振蕩器規(guī)格的振蕩器,用于抖動(dòng),功耗,電壓變化和溫度穩(wěn)定性.
無廠設(shè)計(jì)
MOS1系列MEMS振蕩器以小尺寸提供高性能和低成本,可滿足各種消費(fèi)者和一些軍事應(yīng)用的需求(圖1).它包括一個(gè)MEMS諧振器,是一種采用晶圓級(jí)處理與信號(hào)調(diào)理ASIC引線鍵合的無晶圓設(shè)計(jì)."MOS1是市場(chǎng)上現(xiàn)有計(jì)時(shí)設(shè)備的直接替代品,"Discera營(yíng)銷副總裁VenkatBahl表示.MOS1非常適用于便攜式攝像機(jī),靜態(tài)相機(jī),MP3播放器,DVD播放器,迷你磁盤驅(qū)動(dòng)器,PDA,電視播放器,機(jī)頂盒等.
與33MHz愛普生SG-8002石英晶體振蕩器相比,同一頻率的MOS1 MEMS振蕩器具有相當(dāng)?shù)亩秳?dòng)性能(RMS周期抖動(dòng)為25.38ps對(duì)29.22ps),功耗降低1/3(6.8mAvs.在3V時(shí)為4.5mA,溫度范圍內(nèi)的頻率變化較小,如圖2所示.
MOS1系列中的四個(gè)版本產(chǎn)生的頻率范圍為1MHz至125MHz,可在-40°C至85°C的工作溫度范圍內(nèi)選擇頻率容差和±100ppm,±50和±20ppm的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)℃.它們都消耗不到1μA的待機(jī)電流,這對(duì)于移動(dòng)電話和其他便攜式產(chǎn)品等消費(fèi)類電子產(chǎn)品來說是一個(gè)非常重要的參數(shù).所有Discera的振蕩器都規(guī)定以±5ppm/年或更低的速率老化,可提供塑料四元無鉛(QFN)或陶瓷封裝,尺寸為石英3225晶振(QFN)或1毫米(陶瓷).
MOS1系列的第一個(gè)版本S1工作頻率范圍為1MHz至10MHz.S2版本的工作頻率為10MHz至40MHz;S3版本規(guī)定為40MHz至80MHz范圍;S4版本涵蓋80MHz至125MHz的范圍.S1和S2的電流耗散小于6mA,而S3和S4版本的耗散電流分別小于7.5mA和9.5mA.所有四個(gè)均采用2.7至3.3V的標(biāo)稱電源電壓工作,并產(chǎn)生3V輸出,最大輸出負(fù)載為15pF.
Discera正在尋找其CMOS MEMS振蕩器的三個(gè)關(guān)鍵特性(與石英振蕩器相比):更低的成本,更短的交付周期和更好的可靠性."進(jìn)入MEMS振蕩器市場(chǎng)的成本不到石英振蕩器的一半,"Bahl說.該公司認(rèn)為CMOSMEMS器件每年可節(jié)省15％的成本-晶振廠家制造商的成本將難以跟上.MEMS振蕩器還提供了一種獨(dú)特的方式,可在很寬的范圍內(nèi)定義工作頻率,分辨率高達(dá)2ppm.
可靠性和堅(jiān)固性是這些MEMS振蕩器的關(guān)鍵屬性.而且,它們?cè)跇O端環(huán)境中的高性能特殊應(yīng)用的成本降低了約100倍.測(cè)試表明,MOS1的諧振器可以承受30,000gs的沖擊,性能不會(huì)降低,無需專門的封裝.Discera計(jì)劃為某些軍事應(yīng)用推廣這種堅(jiān)固性功能.
大市場(chǎng)織機(jī)
基于硅和石英晶體的計(jì)時(shí)設(shè)備市場(chǎng)蓬勃發(fā)展并繼續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng).這是對(duì)市場(chǎng)分析公司ABIResearch的評(píng)估,該公司預(yù)計(jì)總收入將從2006年的42億美元增長(zhǎng)到2011年的57億美元.他們得出結(jié)論,基于硅的解決方案正在變得更好,最終將取代石英晶振,一種情緒Discera和Vectron同意.
"我們相信MEMS振蕩器是頻率控制市場(chǎng)未來的重要組成部分,"Vectron北美產(chǎn)品和運(yùn)營(yíng)副總裁EdGrant表示."雖然MEMS振蕩器的承諾已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間,但沒有一家供應(yīng)商能夠證明其可靠性和可制造性.我們相信Discera具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),能夠?qū)崿F(xiàn)這一承諾.我們期待與Discera合作,利用我們的互補(bǔ)技能創(chuàng)造行業(yè)定義產(chǎn)品."
放大Discera的市場(chǎng)角色是Vectron的產(chǎn)品總監(jiān)MarioSaucedo,他指出雖然Vectron最大的市場(chǎng)是高端應(yīng)用,但Discera的CMOS MEMS振蕩器具有小巧的外形和低成本,非常適合我們較小的商品定時(shí)市場(chǎng)設(shè)備."
一種先進(jìn)的諧振器技術(shù)
Discera的MEMS諧振器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是其獲得專利的PureSilicon微機(jī)械諧振器技術(shù).該技術(shù)是Discera創(chuàng)始人ClarkNguyen博士和眾多員工(包括Discera的首席技術(shù)官,Wan-ThaiHsu博士)進(jìn)行的十多年產(chǎn)品研發(fā)的結(jié)晶.關(guān)于低頻可編程晶振的工作起源于加州大學(xué)伯克利分校.后來,在密歇根大學(xué)開展了更高頻率,更高穩(wěn)定性的高Q諧振器研究(現(xiàn)在仍在進(jìn)行中).
基于PureSilicon諧振器的產(chǎn)品的制造采用亞微米設(shè)計(jì)規(guī)則,采用成熟的CMOS制造技術(shù),具有2個(gè)多晶硅層和單個(gè)金屬層(圖3).在更寬的工作溫度范圍內(nèi),Pure Silicon諧振器技術(shù)比石英晶體產(chǎn)品具有更多的線性特性.未來的產(chǎn)品將改善溫度范圍,并針對(duì)更加艱難的環(huán)境.
諧振器的設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)最佳性能,在低壓直流偏置電壓,高Q值和良好功率處理之間取得平衡.諧振器具有足夠的機(jī)械剛度,允許使用不太嚴(yán)格的真空包裝和粘接技術(shù),從而降低生產(chǎn)成本(圖4).這種方法允許生產(chǎn)滿足或超過關(guān)鍵石英晶體振蕩器規(guī)格的振蕩器,用于抖動(dòng),功耗,電壓變化和溫度穩(wěn)定性.
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