為什麼5G時代MEMS時鐘技術不可或缺?
振盪器(下稱XO)是一種利用諧振器和振盪電路生成時鐘訊號的有源電子器件,由於時鐘訊號需要穩定,因此頻率穩定性是振盪器效能的關鍵指標之一,即頻率隨溫度的變化。除標準振盪器之外,還可以將獨特功能新增到XO中構成特殊振盪器,如SSXO或VCXO和DCXO。MEMS問世之前,石英是振盪器使用的主要技術。表面聲波也主要用於高頻低抖動振盪器。MEMS 技術現在廣泛用於各種振盪器,包括超低功耗kHz XO、超低抖動差分XO、系統可程式設計XO,以及超穩定TCXO和OCXO。
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MEMS時鐘技術對5G的重要性
在網路和通訊中,時序同步對整個系統極為重要,MEMS時鐘的彈性確保可靠效能,對於缺少控制,更嚴苛的環境中部署5G至關重要。可靠性和動態效能的同樣需求推動了汽車中越來越多地使用MEMS諧振器,這種情況下系統必須在各種嚴苛條件下可靠執行。在物聯網領域,MEMS 時鐘具有體積小、重量輕和低功耗的優勢。

隨著我們進入5G和邊緣計算時代,移動運營商的無線裝置需要更嚴格的時間同步,因此必須使用OCXO。5G之前,這種OCXO部署在控制良好的環境中。現在計算、核心網路和無線拆分成系統,部署在不受控制的環境中,如訊號塔、屋頂和燈柱。這種環境下,OCXO將受到振動和極端溫度的影響,部署架構的這種變化需要新的思考,以及評估MEMS和石英定時技術的優勢。
MEMS振盪器的優勢有哪些?
與傳統石英相比,全矽MEMS振盪器不管從生產工藝還是元件設計結構上,都更符合現代電子產品的標準,也是對傳統石英產品的升級換代。如高效能模擬溫補技術使全矽MEMS振盪器具有優秀的全溫頻率穩定性,徹底解除溫飄問題;可程式設計的平臺為系統設計和縮短新產品開發週期提供必要的靈活性;完善的半導體生產鏈可讓全矽MEMS供貨期全面縮短,並提升需求應急的能力等。
頻率穩定性是非常重要的,特別是在不同溫度下的穩定性,是電子工程師在選擇振盪器時考慮的主要引數之一。因為每一個設計,都需要保證系統在整個工作溫度範圍內正常運作。而溫飄則是傳統石英產品的弱點,難以單純從製造上克服。正由於全矽MEMS振盪器利用溫度補償的技術,從振盪器設計上解決了石英溫飄的煩惱,因此電子工程師在選料時有了更大的餘地。他們可以選擇50PPM的MEMS振盪器來替代很多25PPM的石英,既可滿足系統所需規格,又可降低成本。或者,他們可採用25PPM的MEMS振盪器來提升系統總體穩定性。
MEMS振盪器的發展趨勢
MEMS振盪器可以利用現有矽半導體行業所使用的製造技術和裝置,讓半導體行業能在代工環境中整合MEMS,下一代整合度更高的解決方案將包括MEMS振盪器和在同一矽晶圓上製造的超大規模積體電路控制功能。MEMS振盪器的另一個發展方向就是進入混合訊號和RF應用領域,為電子產品製造商提供基於PureSilicon CMOS MEMS振盪器的時鐘產品。