提到時(shí)鐘和振蕩器，如果你第一時(shí)間想到了石英晶體振蕩器，那么恭喜你已經(jīng)OUT了。在統(tǒng)治了頻率控制領(lǐng)域幾十年之后，石英晶振終于遇到了自己的克星—MEMS時(shí)鐘，從德國博世分離出來的硅MEMS時(shí)鐘供應(yīng)商SiTime借其全硅工藝的MEMS時(shí)鐘產(chǎn)品成為頻率控制領(lǐng)域的一匹黑馬，從2006年推出第一代產(chǎn)品以來，SiTime公司的MEMS時(shí)鐘產(chǎn)品以其出眾的頻率穩(wěn)定性特色正迅速侵占傳統(tǒng)石英振蕩器的市場空間。
在此背景下，傳統(tǒng)頻率控制領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商們自然不會(huì)坐以待斃。于是我們看到了今天芯科（Silicon Labs）公司的最新產(chǎn)品—全新CMEMS工藝的振蕩器產(chǎn)品Si50x系列。
芯科公司時(shí)序產(chǎn)品總經(jīng)理Mike Petrowski
振蕩器技術(shù)演進(jìn)
看一下從石英晶體振蕩器到全硅MEMS振蕩器，再到CMEMS振蕩器產(chǎn)品的技術(shù)演進(jìn)：
傳統(tǒng)的石英振蕩器是由壓電石英加上簡單的起振芯片和金屬封裝組成的，其生產(chǎn)工藝包括：石英切割、鍍銀、購買基座、起振芯片，以及將石英及芯片以特殊黏膠結(jié) 合后至于基座上，然后充填氮?dú)?，用金屬封裝進(jìn)行密封。而不同頻率、不同工作電壓振蕩器的產(chǎn)生，則是由石英的不同形狀、鍍銀厚度及所搭配的起振芯片所決定。 所以，從生產(chǎn)工藝角度，石英產(chǎn)業(yè)是一個(gè)人工密集型的半自動(dòng)化傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品也受制于傳統(tǒng)原材料和生產(chǎn)工藝，隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這種工藝的缺點(diǎn)愈發(fā)凸顯：
1.?復(fù)雜的生產(chǎn)程序?qū)е鹿┴浧诘耐祥L及缺貨應(yīng)急困難的現(xiàn)象；
2.?不同振蕩器規(guī)格需不同原料不同工藝，從而使成品缺乏靈活性，無法為滿足不同應(yīng)用而進(jìn)行實(shí)時(shí)配置；
3.?壓電石英對(duì)溫度敏感度高的特性，造成石英振蕩器的溫漂煩惱；
4.?石英易碎怕摔老化的弱點(diǎn)需靠生產(chǎn)工藝和質(zhì)量管理來解決，缺乏質(zhì)量和長期可靠性的一致性。
與傳統(tǒng)石英振蕩器截然不同，MEMS振蕩器采用了全硅的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，由一個(gè)全硅MEMS諧振器和一個(gè)可編程CMOS驅(qū)動(dòng)芯片堆棧而成，并以標(biāo)準(zhǔn)QFN?IC封裝方式完成。
MEMS振蕩器工藝架構(gòu)
與傳統(tǒng)石英相比，全硅MEMS振蕩器不管從生產(chǎn)工藝還是組件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上，都更符合現(xiàn)代電子產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，也是對(duì)傳統(tǒng)石英產(chǎn)品的升級(jí)換代。
1.?高性能模擬溫補(bǔ)技術(shù)使全硅MEMS振蕩器具有優(yōu)秀的全溫頻率穩(wěn)定性，徹底解除溫漂問題；
2.?可編程的平臺(tái)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期提供必要的靈活性；
3.?完善的半導(dǎo)體生產(chǎn)鏈可讓全硅MEMS供貨期全面縮短，并提升需求應(yīng)急的能力；
4.?全自動(dòng)生產(chǎn)的IC結(jié)構(gòu)在質(zhì)量和可靠性方面有無可置疑的優(yōu)良的一致性。
而芯科最新的CMEMS工藝的振蕩器產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了用單晶片集成CMOS振蕩器和MEMS諧振器的工藝跨越，將MEMS諧振器直接加載到CMOS振蕩器基座上，相對(duì)于此前雙晶片的MEMS振蕩器產(chǎn)品，簡化了包裝和制造過程。
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CMEMS振蕩器工藝架構(gòu)
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- 集成的MEMS替代石英；
- 可由CMOS工廠生產(chǎn)；
- 解決了因雙晶片的間核而產(chǎn)生的信號(hào)完整性和熱滯問題；
- 具有10年的±20ppm頻率穩(wěn)定性保證；
- 高度耐沖擊和振動(dòng)能力；
- 產(chǎn)品交付周期縮短為2周以內(nèi)。
CMEMS產(chǎn)品來了
芯科公司時(shí)序產(chǎn)品總經(jīng)理Mike Petrowski提到，CMEMS工藝是芯科公司的專利技術(shù)，授權(quán)中芯國際，芯科與中芯國際經(jīng)2年多的工藝產(chǎn)品線合作，期間經(jīng)多次驗(yàn)證和調(diào)整才完成最終產(chǎn)品的開發(fā)。此次推出的Si50x系列有4款產(chǎn)品，包括單頻/雙頻/四頻的Si501/2/3和頻率可調(diào)的Si504。采用最新CMEMS工藝的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了成本的優(yōu)化，一萬顆采購量的單價(jià)為0.44美金起。
驟冷情況下CMEMS振蕩器產(chǎn)品與傳統(tǒng)石英晶體振蕩器和MEMS振蕩器的頻率穩(wěn)定性對(duì)比
驟熱情況下的頻率穩(wěn)定性對(duì)比
全溫度范圍（-40度~85度）內(nèi)的頻率誤差對(duì)比
抗老化性能與穩(wěn)定性對(duì)比
我們看到除卻成本的優(yōu)勢，CMEMS工藝的產(chǎn)品在性能上也有突出表現(xiàn)。而此次芯科推出的Si50x系列只是面向大容量的對(duì)成本敏感的低端市場。對(duì)此，Mike表示，之所以首先推出低端產(chǎn)品系列，是為了填補(bǔ)芯科公司一直以來在這部分市場上的空白，對(duì)于這種極具優(yōu)勢的新工藝，芯科勢必在未來加以充分利用，讓它在成本和性能上的優(yōu)勢能夠進(jìn)一步發(fā)揮和擴(kuò)大，進(jìn)入中、高端市場指日可待。
