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IDT低相位抖动4H MEMS 振荡器技术详解

发布时间:2013-04-17 责任编辑:eliane

【导读】日前,IDT公司发布了业界首款差异化 MEMS 振荡器,其具有100飞秒 (fs) 典型相位抖动性能和集成的频率裕量设定能力。IDT 高性能振荡器的超低相位抖动和可修改的输出频率等性能,能够显著降低万兆以太网 (10GbE) 交换器、路由器和其他相关网络设备的误码率 (BER)。

IDT公司MEMS部门总经理Harmeet Bhugra先生在产品发布会上对该款器件进行了详细的介绍,我们将主要内容编辑整理如下。相关资料:全球最低抖动MEMS振荡器(http://www.cntronics.com/gptech-dl/1081

4H MEMS 振荡器研发背景

4H MEMS 振荡器研发背景
图一 

首先大家早上好,非常感谢大家能够百忙之中抽出时间参加我们今天的发布会,我现在给大家介绍一下我们将要发布的产品,就是全球最低抖动的MEMS,振荡器及市场。首先给大家介绍一下IDT公司的情况,我们公司成立于1980年,到现在已经有大约35年的历史了,我们公司大约有1800名员工,总部位于加尼福尼亚的San Jose。

我们核心的产品和专长领域包括计时,还有高速混合信号设计,串型接口,存储器接口,电源管理,射频还有数据转换。大家看我们销售渠道的话,我们在全球建立起了这种直销、生产代理还有经销的网络,中国也是我们这个网络当中最重要的一个地区和国家。

现在来看一下我们公司2012财年的运营情况,营收是将近5.27亿美金,市值是将近10亿美金,我们手头拥有的现金是20.8亿美金,每年我们会投入1.5亿美元用于研发,现在已经拥有了900多项已经获得批准的专利和待定的专利。

用于移动、4G和云的模拟+数字解决方案
图二

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我们公司主要专注于三大垂直的市场,一是消费电子领域,另一个是通讯基础设施,第三个是企业的计算领域。

针对这三个不同的垂直细分市场,我们都有我们自己的产品,在消费电子领域,我们有我们自己的无线电源产品。比如说游戏控制器上面的无线电源,还有在通讯基础设施领域我们有射频、有交换器,数据转换,还有压缩产品。在企业计算,我们有存储器接口,PCI  Express,还有闪存控制器,以及信号完整性的产品。

IDT silicon timing技术
图三

 大家如果看一下的话,我们在模拟和电源,还有计时和同步,针对这三个不同的市场呢,我们都有自己的产品。大家如果看一下计时市场的话,分成两块,一块是硅计时领域,在这个领域它的市场规模大概是12亿美金,然后我们在这个领域是市场的领先厂商。另外一个就是频率控制领域,我们去年才加入这个领域,然后我们也提供计时的产品。

大家可以看到我们在这些领域进行了很多创新,我们有4000多个独特的计时产品,还有最好性能的硅计时的产品。还可以给我们的客户提供非常好的服务支持,然后我们有自定义的计时的器件的快速的转换模型,我们还可以提供全球一流的应用工程师。

4H MEMS 振荡器性能概览

IDT正式推出
图四

这张幻灯片大家可以看到,这是我们今天即将给大家发布的产品一些背景情况介绍。首先这款产品是我们全球最低相位抖动的MEMS振荡器产品。它的相位抖动是最低的,可能适用于10G以太网,还可以达到100fs,还有PPM的频率裕量设定的功能。

大家可以看到,这款产品其他的特征,包括支持不同的输出,LVDS/LVPECL/CMOS的输出。还有更小的封装,3.2×2.5mm的封装,频率可以高达625的频率可以支持。工业温度是-40度至85摄氏度。
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那么,可以看到我们的产品是基于pMEMS,压电MEMS技术,这项技术我们公司已经获得了,或者即将待定的专利有40项,通过使用这个技术,我们的可靠性相比石英产品提高了40倍,我们共振器固有的频率可以达到100MHz。然后我们新的产品已经向客户送样了。

IDH MEMS振荡器产品系列
图五

2012年5月,我们推出了4M MEMS振荡器的产品系列,4M的MEMS振荡系列抖动不到1pm,它是一个引脚兼容的产品。现在已经进行了全面的生产,获得了很大的发展的动力。

然后在今年年初的时候,我们推出了增强型的,或者叫做升级版的4E振荡器系列,它支持多种输出模式,然后有四个频率可供选择,也就是说可以用一个单个的4E的振荡器可以取代4个标准的振荡器。

今天我们给大家发布的这款产品是我们这个系列的第三个系列,4H  MEMS振荡器系列,它是具有全球最低抖动的MEMS振荡器,相位抖动跟我们的竞争对手相比更低。

然后它是在该性能产品类别当中是封装尺寸最小的,然后它很适合10G以太网,以及40G以太网的应用。大家可以看到这款产品是具有最低的抖动,然后在抖动整合带宽,在12K赫兹到20兆赫兹的话,可以达到300fs,然后在针对10G以太网1.875兆赫兹到20兆赫兹抖动可以达到100fs。

4H MEMS系列概况
图六

来看一下这款产品更详细的技术特性,包括它可以提供这种PPM频率裕量的设定功能,然后就是在正负1000个PPM的范围内可以进行动态频谱的调谐。然后它支持的频率范围是50MHz到625MHz。然后支持LVDS/LVPECL/CMOS的输出。然后操作电压是在2.5V和3.3V。工业温度就是-40摄氏度,到85摄氏度。然后相应于石英产品,它的可靠性是提高了40倍,然后还具有以下的优势,包括零扰动,零时故障,无静摩擦还有很强的冲击和抗振动性。
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4H MEMS系列的价值和优势
图七

这张幻灯片大家可以看到,是我们的4H  MEMS系列产品的主要的一些优势和价值,它是高性能的共振器可以满足对极低相位抖动振荡器的市场需求,也可以满足对PPM时钟的市场需求,以及对这种产品要求更小封装尺寸的市场需求。

我们可以看到,4H系列的产品具有频率裕量设定的功能,向上和向下微调频率可以达到1000个PPM,可以动态实时的进行调谐,所以,不需要设置内部的寄存器,很适合PPM时钟。

大家可以看到,这款振荡器同业界标准6引脚的LVDS/LVPECL/CMOS的振荡器是引脚兼容的,它使用的pMEMS技术的可靠性更高,然后在下面这张表当中,大家可以看到它的封装尺寸,还有频率,还有频率的精度,包括温度,还有输出。

4H共振器所解决的客户难点
图八 

可以看到,这款产品事实上可以解决很多客户的痛点,因为它具有更低的相位抖动,很多厂商是希望有更低的比特误差率,可以看到这样的话,通过有更低的抖动可以实现这个目标,更适用于网络和通信的应用。因为更低的相位抖动意味着更低的比特误差率。

可以看到这个还具有PPM频率裕量的设定功能,使用了这个功能之后,可以生成或者改变成千上万偏置的频率,即使在最后的生产系统当中也可以做到这一点。然后有这个功能也可以让客户来监测误码率。之后通过对PPM进行调整,来实时的调谐。

可以看到这个频率裕量的设定功能也可以帮助厂商对系统的误码率进行测试,而不是对每一个组件来进行测试,如果你看传统的路由器和交换机的话,它可能在一个芯片上有很多个这种不同的IC,然后的话,有了这个功能之后,你就可以对操作系统的稳健性进行测试,避免了很多麻烦。

那我们可以看到第三个优势是可靠性提升。如果我们和这个系统的供应商进行沟通的时候,问他们,他们面临的最大的两个长期的故障是什么,他们选出来的一个是电源的故障,一个是振荡器的故障。使用了我们MEMS的振荡器以后,它的可靠性相比于传统的石英的振荡器有40倍的提高,然后所以说,我们帮助客户解决了他们的两大痛点之中的一个。

另外一个就是成本有很大的节约,就是可以看到具有如此高性能的产品,成本有很大的节约。我们可以看到这个产品它的封装是同类产品当中最小的,也就是说可以给设计人员节省更多的电路板的空间,它的封装是3.2×2.5QFN的封装。
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4H MEMS 振荡器典型应用

4H MEMS振荡器应用
图九

我们可以看到这款产品很适合于10G以太网,40以太网,甚至是100G以太网的一些应用,包括路由器,包括交换器,包括数据中心当中使用的这种存储的集群,还有网络应用,还有工业应用等等。

总结
图十

我们总结一下,可以看到,我们现在正式推出的是全球最低抖动的MEMS振荡器,它是基于我们的压电的MEMS技术,简称是pMEMS技术。我们可以看到它的可靠性比石英的相比的话,可靠性高40倍,然后它支持这种PPM频率裕量的设定,可以让客户在这个过程当中对误码率进行随时的调谐。

我们可以看到,现在它支持全面工业的温度范围,我们已经开始向客户送样了,它针对的市场是10G和40G的以太网,包括路由器、转换器还有存储架等等。
如果大家想要了解这个产品更多的信息,让大家可以上IDT的网站,有很多的数字、表格,还有视频,还有一些资料,大家都可以在我们的网站上可以获得。

相关资料

全球最低抖动MEMS振荡器(http://www.cntronics.com/gptech-dl/1081
IDT 4H系列MEMS振荡器技术资料(http://www.cntronics.com/gptech-dl/1083
IDT 4M系列MEMS振荡器技术资料(http://www.cntronics.com/gptech-dl/1084
IDT公司MEMS振荡器选型指南(http://www.cntronics.com/gptech-dl/1085
 

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