全硅MEMS时钟将带来电子产品的巨大变革

我们都有一个梦想，要让电子产品全部由“沙子”——“硅”来构成，现在我们离这个梦想越来越近，然而其中有一个非常顽固的器件——晶振/时钟一直还是由石英等不易大规模生产、不易小型化的材料构成。有一家由电子业元老之一Bosch(博世)分拆出来的公司——SiTime，它六年前向这个技术发起了挑战，要用基于硅工艺的MEMS时钟来替代传统的石英晶振，他成功了，并且逐渐由低端的消费电子时钟市场，进入到服务器市场，最终进入要求非常高电信、无线通信市场，挑战传统的恒温晶振和温补晶振产品，这代表了一个新的里程碑，因为之前这些领域是被认为无法通过MEMS时钟技术来实现的。

SiTime提供的MEMS时钟器件由封装在8寸标准晶圆片上的MEMS谐振器（晶圆级封装）和模拟IC（包括PLL，VCO）整合封装而成，并且采用了低成本可高量产的塑料封装技术，使得时钟器件的尺寸、供货周期都大大缩减。“因为MEMS谐振器已封装在一个真空的晶圆片中，所以我们可以采用经济的塑料封装，而不用昂贵的金属封装。这其中有专利技术来自于博士。”SiTime市场营销副总裁Piyush Sevalia解释。如下图，右边是传统的采用石英材料的恒温晶振，左边是此次该公司推出的采用硅MEMS技术的三 级时钟(Stratum 3)，这种进步是一种划时代进步。

“在标准半导体制程和高产量塑料封装技术双重保证下，相比传统石英器件，SiTime具有优秀的供货能力和最短的Lead time时间。”他补充道。并且，由于基于标准晶圆的生产工艺，良率也大幅提升，这包括生产良率和产品面市后的返修率，因为硅MEMS具有比传统石英强十倍的抗冲击性。“我们的产品返修率是传统石英产品的百分之几。”他称。此外，SiTime的业务模式也是非常灵活的，除了提供塑料封装的时钟/振荡器件，还向IC公司提供硅MEMS谐振器裸片。“现在已有多家公司采用我们的MEMS谐振器裸片用于芯片内的实时时钟控制，明年这个市场增长会非常快。”他称。从2005年成立至今，SiTime已出货7500万套硅MEMS时钟产品，占据了全球硅MEMS时钟市场的85%份额，可以说是硅MEMS时钟市场的绝对领导者。而在供应MEMS裸片方面，市场刚刚起量。“目前这个市场出货约为300-500万片，明年预期大增，智能电表主控IC就是其中一个需求量较大的市场。”他透露。“此外，由于我们的解决方案均可量身定制，可促使客户进一步优化其电子产品功能，缩小产品尺寸并提升产品可靠性。”

此次，SiTime推出的SiT530x系列全硅MEMS三 级时钟(Stratum 3)解决方案，以替代传统的恒温晶振和温补晶振产品。应用目标市场定位于电信和网络基础设施，如基于同步光纤网（SONET）和同步以太网的核心及边缘路由器、无线基站、IP时钟和智能电网等应用。SiT530x系列包括两款器件—运行频率范围为1至60 MHz的SiT5301和运行频率范围为60至220 MHz的SiT5302。它们具有以下特性和优势：符合或超越面向最苛刻时钟应用的Telcordia GR-1244 Stratum 3频率稳定度规范，比如在商业工作温度（0至70°C）下的频率稳定度为±0.1 PPM；采用2520兼容封装，业界最小尺寸的±100 PPB解决方案；支持最宽的频率范围（1至220 MHz），精度达小数点后6位。设计师使用SiTime的可编程频率功能，摆脱了石英产品固定频率的限制，可用来设计具有更高性能和可靠性的系统。此外，其介于2.5V和3.3V之间的运行电压支持所有电信和网络SOC和ASIC、FPGA。

SiTime首席执行官Rajesh Vashist表示：“石英行业用了几十年时间才实现该精密度，而SiTime仅用了5年时间便突破了这一性能水平。凭借Stratum 3时钟等颠覆性创新产品以及我们近日发布的差分振荡器产品和压控硅振荡器产品，SiTime正在加速全硅MEMS时钟产品的应用。通过将高性能、低成本和易用性完美结合，我们已成功使500多家客户放弃了传统的石英产品，转而采用我们的产品。”

该公司的全球代理产艾睿电子市场和Asset Management高级副总裁Jeff Eastman指出：“SiTime可编程架构可保证艾睿随时有现货。我们许多客户都以在收益于SiTime全硅方案的优点。”这对于电子产品市场来说，真是一个重大的里程碑。“几十年前我们用芯片取代了三极管，十几年前我们用各种Memory产品取代了磁盘和胶卷，现在我们要用真正的基于硅MEMS的半导体器件取代传统的石英振荡器，这将是又一个重大的改变人类生活方式的变革。”他称。如下图。

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