作者Laura Hopperton 译者John Hu/北京晶圆
Aug/09/2011
为一个具体应用选择一个正确的时钟方案是设计过程的核心部分之一。工程师们需要确定系统需求，挑选出符合需求的配件，获取样片然后评估并最终给予认证。
伴随着电子产品的微型化趋势，设计师们不得不紧跟消费者们对产品更小、更轻的需求的步伐，同时还不能在性能上有所折衷。
随便看看最近的趋势就不难发现频率控制制造商们正面临着前所未有的压力，他们需要给出性能更强的时钟方案，同时还要求更高的集成度和更快的反应时间。
“获取50亿美元这一大块时钟市场”——这是美国加州模拟半导体公司SiTime的目标。这家公司已经获得过许多业界“第一”，最近他们又发布了首款 ±0.5ppm的全硅MEMS温补振荡器（TCXOs），频率高达220MHz，而供给电压可低至1.8V。
据SiTime公司市场副总监Piyush Sevalia介绍，该公司还是第一家能够提供VCTCXO（压控温补振荡器）的厂商，同时还有高达 ±1600ppm牵引范围的VCXO（压控振荡器）。该公司今年5月刚刚发布的硅基振荡器SiT3808和SiT3809，据称更是实现了“开创性”的成果，尤其在模拟表现和系统调节方面。
“SiTime使用其硅MEMS技术和可编程模拟技术来加速时钟产业的创新，”他说。“通过这些技术我们已经能够达到相对于石英器件优越10倍的稳定性和可靠性。同时，SiTime还提供具备网络功能的软件开发工具，使工程师们能够为他们的应用精确定制产品、申请样品，并在一周之内拿到手，而这对石英产业来说是不可思议的。这种灵活性以及仅仅3-5周的交货期，正在推动电子产业加速向MEMS时钟方案转移。”
另外，Sevalia认为，转向硅技术能够比采用石英晶体让产品拥有更佳的外观、更高的性能、更好的可靠性和更低的成本。“我们相信这会帮助工程师们解决问题并让他们以更低的成本和更快的速度把他们的产品推向市场，”他强调。“利用硅MEMS技术的先天优势，让产品变得更小更薄也将容易很多。这是因为它们是用硅制造的，满足摩尔定律，会不断缩小尺寸。石英则不能拥有这个优势，所以他们不能很快的变小。”
Steve Wilson，苏格兰振荡器厂商RFX的技术主管，也亲眼见证了最近几年朝着MEMS产品的加速转移。“低成本市场已经开始逐渐被芯片级方案所控制，比如MEMS。传统低成本晶振封装比如HC-49/U及类似外观几乎完全停产了，现在SMD贴片产品满足了绝大部分市场。金属封装的时钟振荡器也几乎要淘汰了，现在所有新产品都采用微型的SMD产品。MEMS振荡器的快速发展也让所有新的需要时钟设备的批量应用选择它们，振荡器开始由硅制造。”
报告显示，硅MEMS时钟市场从现在到2016年将会以66.4%的年复合增长率增长。但是，Euroquartz的营销总监Andy Treble则认为，MEMS振荡器并没有对石英晶振构成竞争。“MEMS技术已经出现几年了，这些振荡器在某些场合看起来是比较合适的，但并非替代石英晶振的万灵药，”他说。
Wilson也注意到低规格的MEMS器件还不能提供像那些更大的高规格器件所能达到的非常高的频率和精度。“但是，他们的确拥有很多优势，比如非常小的尺寸，还有极轻的重量也使它们拥有很好的抗震性，”他说。
那么，设计师们到底想寻找什么样的时钟方案呢？“频率控制器件是电子设备的核心器件，”Sevalia表示。“设计师们正在寻找装置去解决他们的问题，还要良好的性价比和优异的可靠性。”更加清楚的是，Treble和Wilson都意识到，现在有了比过去任何时刻都更多的选择。
“频率控制产业已经被限制在传统的机械加劳动密集型模式几十年，”Wilson说。“对器件精确性和降低基础时钟成本的需求最终改变了产业格局。它正在逐渐被半导体产业方法所主宰，一面是其超低的成本，一面是不断增加的对器件集成度和规格提升的需求。包括稳定性、精度和抗震防抖动等等。”
Treble也表示：“设计师们正在寻找那些具有长期稳定性、低相噪、高频和更高抗震防抖性能的器件。作为回应，石英晶振厂商也正在执行更加紧凑的生产流程，投资无尘室和高端频率测试系统。他们也在考虑将控制装置集成到精确振荡器中去。”
克服挑战
就占用空间方面，诸如芯片级包装的技术正在极大地降低器件的整体大小。“硅产业拥有非常多的设备去实现极小包装，”他说。“石英厂商不得不和他们的陶瓷封装供应商一起合作开发并实现新的包装，而这又会需要更多时间。另外，最大的障碍则是把石英切割并研磨成非常小的体积的能力。这并不容易，在某些时候，比如32.768kHz实时时钟谐振器对于手机厂商来讲还真的是个问题。”
在将来，Wilson看到了市场在传统高规格产品和低成本芯片级产品之间分化。他相信业界很快就会出现原子级的时钟，以及自带板控和集成客户设计的振荡器。同时他断言会有越来越多的功能将会被内建于产品中以减少PCB板上元件的数量，并协助产品的微型化过程。
另一方面，Sevalia确信硅MEMS技术将会在几年内统治这个产业。“由于我们提供的产品优点和益处，我们看到了电子厂商正在加速采用硅MEMS时钟器件，”他表示。“我们自开始发货以来的4年来已经累计发货超过5000万片，而且每年的发货量都超过以前所有年份的累计数量。我们相信这个趋势还会在将来很多年持续下去。”
除了功能性增强，Treble还预感到了向非常高性能的网络通信领域应用的迅速扩张。“总之，我们希望更多集成，”他下结论到。“厂商的最大目标就是尝试并减少元器件最终实现单芯片，但是，单单频率需求都如此多样和复杂，这还有待观察。”
作者Laura Hopperton
译者John Hu/北京晶圆
原文链接：http://www.newelectronics.co.uk/electronics-technology/frequency-control-product-manufacturers-face-increasing-pressure/35968/
相关链接：SiTime全硅MEMS振荡器产品中心
http://www.adum.com.cn/products/1/
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用户3661470 2013-2-16 10:16
Contrary to Nokia, RIM reinvested in their platform, whereas Nokia destroyed theirs. Had Nokia consistently developed their Series 90 touch platform, instead of pushing their out-of-touch Series 60 (double entendre intended), they would have remained one of the large smartphone players today.
RIM has a far higher chance of success than Nokia today. They have stuck to their guns and therefore kept a loyal following to what they're good at: a business messaging platform.
Nokia was once successful and had a loyal following around their Series 80 and Series 90 Communicator platform, but again they didn't care about loyalty.
用户1620221 2011-8-15 11:06