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MEMS和石英技术争夺振荡器市场
——访SiTime公司副总裁Piyush Sevalia先生

发布时间:2008-12-23

企业战略:
  • 时序器件市场规模达50亿美元,目前MEMS振荡器仅占几百万美元,2012年有望达到1.4亿美元
  • MEMS振荡器厂商一致认为,MEMS振荡器未来将取代石英振荡器
  • SiTime解决了硅振荡器的技术难题,并在很低的成本下实现了产品化
作者视点:
  • 据业界预测,MEMS振荡器正以120%的年增长率,逐渐取代石英晶体振荡器
  • 与石英晶体相比,MEMS振荡器的封装很小,而且价格相对更实惠,因此更适用于消费电子产品

据业界预测,MEMS(微电子机械系统)振荡器正以120%的年增长率(在某些地方是该增长率的四倍)逐渐取代石英晶体振荡器。与石英晶体相比,MEMS振荡器的封装很小,而且价格相对更实惠,因此更适用于消费电子产品。

笔者在美国硅谷采访了MEMS(微电子机械系统)振荡器领先供应商SiTime公司副总裁Piyush Sevalia先生,他说,时序器件市场规模达50亿美元。目前MEMS振荡器仅占几百万美元,2012年有望达到1.4亿美元。主要的驱动力是消费电子和汽车电子的微型化以及在单一CMOS芯片上拥有多种振荡器的SoCMEMS。据悉,2012年以后,MEMS振荡器也将开始进军约10亿美元的手机时序芯片市场。

目前时钟振荡器以石英技术为主。当前的时钟产品越来越趋向小型化,薄型化,在此过程中保持可靠性,稳定性和高性能成为难点。传统的石英或压电陶瓷材料,由于其自身的易碎性,在厚度小于0.8mm时其抗冲击,抗震动能力大受影响。使得各厂家在提供薄型化产品的同时将面对高成本及低成品率的问题。

随着MEMS技术的日趋成熟,在尺寸,稳定性和性能方面的优势可以应对上述挑战。MEMS振荡器厂商正在瞄准此前石英振荡器所占有的市场。MEMS振荡器厂商一致认为,MEMS振荡器未来将取代石英振荡器。在硅谷有几家MEMS振荡器供应商,SiTime公司以其领先的技术崭露头角。SiTime解决了硅振荡器的技术难题,并在很低的成本下实现了产品化。SiTime公司是一家风险投资支持的私人企业,提供基于MEMS的硅时钟解决方案。2006年推出首款产品,从2007年第三季度开始每周出货量已经达到10万片,且增长势头良好。

SiTime公司的产品组合了MEMS和模拟器件于一身,分立的MEMS谐振螺陀取代石英谐振螺陀,带来尺寸小(尺寸减小10倍)、性能高(零漂移、150K的Q值),使用标准CMOS工艺,良率高达90%。

SiTime公司近日推出SiT9102,是业界首个具有超高频率稳定性(±10 PPM)的差动输出MEMS振荡器。同时还推出嵌入了MEMS谐振螺陀的SiT9103 and SiT9104,3-PLL可编程时钟产生器。

一般情况下,石英振荡器提供的频率稳定性在25到100ppm,10 PPM的器件是很难于做到的。SiTime’s 公司的10 PPM解决方案大大增加了时钟震荡器的稳定性,因此加强了系统的timing margin和长期可靠性,大大降低转换器、供电线路和照明线路产生的随机低频噪音。

SiT9102是可编程差动输出MEMS振荡器,工作频率800 MHz。可在三种通用差动标准情况下编程,即LVPECL (2.25V to 3.63V), LVDS (2.25V – 3.63V) 和 CML (1.8V, 2.25V – 3.63V),频率可在10 到 220 MHz之间,也可以选择常用的220 MHz 到 800 MHz之间。SiT9102还提供高性能应用下要求的random RMS phase jitter of less than 1 picosecond。其封装尺寸可以按照两个工业标准,5.0 x 3.2 x 0.85mm 和 7.0 x 5.0 x 0.85mm。SiT9102适用于服务器、路游器、RAID控制器、光纤、PCI-Express、千兆以太网和光网络设备。

SiT9103 和 SiT9104集成度高,面积小,设计简单,降低了板的面积,因此减少成本,减少元器件的数量和供应商。该产品集成了多个PLL,结合了三个外部振荡器的功能,同时集成的MEMS共振器减少了对石英晶体、伴随电路和匹配的需求。每个PLL和伴随时钟输出可由独立的供电电压(1.8V, 2.5V, 2.8V 或者 3.3V)驱动,每个差动输出可以设定为三种水平之一,LVPECL, LVDS 或 CML,减少外部转换器的需求。这些时钟产生器的封装尺寸为22-pin的7.0mm x 5.0mm QFN。

SiTime公司副总裁Piyush Sevalia先生说,“这个高达50亿美元的时钟市场有三种产品,共振器、振荡器和时钟发生器。这个市场比较分散,没有一个供应商能够开发适应三种产品的技术。SiTime公司有了SiT9103 和 SiT9104时钟发生器,成为唯一一家从事三种产品供应的硅时钟产品企业。”2009年2月起,可以获得该种产品的样片。

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