晶振采用了石英晶體作為振蕩元件，石英晶體具有穩(wěn)定的機(jī)械特性和高頻率穩(wěn)定性，因此被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，包括單片機(jī)、計算機(jī)、通信設(shè)備等。

在單片機(jī)中，晶振通常被用于提供時鐘信號，比如給一些外設(shè)：定時器、SPI、IIC、USART等等。

單片機(jī)需要時鐘信號來驅(qū)動其內(nèi)部的邏輯電路，確保它們以正確的時序運(yùn)行。

所以，由于單片機(jī)有精準(zhǔn)時鐘信號的需求，晶振就是為了解決這個痛點(diǎn)。雖然晶振在單片機(jī)中應(yīng)用很多，但它并不是單片機(jī)中的必需元件。單片機(jī)可以使用其他類型的時鐘源，例如RC振蕩器或者外部時鐘信號，來替代晶振。但是，晶振的優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度高、精度高、溫度漂移小等等。 而這些是RC振蕩器做不到的，因此，晶振被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)中。

MCU為什么不集成晶振

原因1：早些年，芯片的生產(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M(jìn)芯片內(nèi)部，但是現(xiàn)在可以了。這個問題主要還是實用性和成本決定的。

實用性：如果封裝進(jìn)入MCU內(nèi)部，不利于不同客戶更換不同頻率晶振。

成本：把晶振封裝進(jìn)MCU內(nèi)部成本提高，售價提升，不利于產(chǎn)品競爭力。

原因2：封裝進(jìn)MCU內(nèi)部，必將使芯片面積增大。芯片面積大小也是廠商考慮的一個因素，在各方面考慮的情況下，芯片要盡可能的小一些。

原因3：MCU內(nèi)部是有“晶振”的，與其說是晶振，不如說是RC振蕩電路。

在時鐘樹中的位置。

MCU內(nèi)部已經(jīng)提供了32.768KHz的低速內(nèi)部時鐘，一般用于RTC。還有一個16MHz的高速內(nèi)部時鐘，這個時鐘精度較差，但是一些應(yīng)用場景，使用高速內(nèi)部時鐘驅(qū)動芯片是足夠的。

所以基于實用性和成本考慮，MCU并不會將晶振集成進(jìn)入芯片內(nèi)部。

外圍電路問題

看了上文，大家對于芯片外圍電路不集成進(jìn)入芯片內(nèi)部的原因，大概了解了。除了上文提到的原因，還有一些其他原因?qū)е峦鈬娐凡荒芗蛇M(jìn)入IC內(nèi)部。下面簡單舉幾個常見的例子說明一下。

1、濾波電容

濾波電容的大小從幾百nF~2000uF不等。由于一般電源為中高壓(不是1.xV)，所以如果在芯片內(nèi)部實現(xiàn)，大致有MV_MOSCAP/MOM/ MIM3種。一般來說，2fF/um2是一個正常的值，也就是說，要實現(xiàn)100nF的電容，我得付出50mm2的面積代價。面積的增加，必將導(dǎo)致成本上升，是不劃算的。大部分的應(yīng)用是很在乎成本的，而不在乎PCB板子大一點(diǎn)，接幾個下圖的接插件的電容。

2、變壓器

壓器一般只在隔離層和電源領(lǐng)域使用，但目前的集成電路工藝如果要集成磁芯，難度極高。沒必要集成，目前技術(shù)是不支持集成進(jìn)入IC內(nèi)部的，集成進(jìn)入也會影響到其他部件的工作。

3、電感

電感的主要應(yīng)用場景是電源里面的續(xù)流需求，經(jīng)過它的電流動輒幾安培，芯片內(nèi)部要走安培級的電流得付出1mm粗的代價，且這個1mm還得精密的圍成線圈，工藝實現(xiàn)有一定難度，并且成本上升太過恐怖。不要說MCU這樣的主控芯片，大家數(shù)據(jù)的DCDC芯片，都需要將電感外置。以SY7152ABC型號DCDC芯片為例，電路圖如下

4、TVS管

TVS管，又稱瞬態(tài)二極管，主要是解決打ESD的時候芯片擊穿的問題，TVS管電量不大，但勝在電壓極高，隨隨便便就幾kV了。就像電感一樣，TVS管也是不會集成進(jìn)入IC內(nèi)部的。

5、磁珠

磁珠，可以理解成一個很小的電感。這類東西玩的少，我覺得凡是和磁性材料有關(guān)的，目前主流的硅基工藝都很難集成進(jìn)去。