全硅MEMS振蕩器向傳統(tǒng)石英器件發(fā)起全面挑戰(zhàn)
引言:幾十年前我們用芯片取代了三極管,十幾年前我們用各種Memory產(chǎn)品取代了磁盤和膠卷,現(xiàn)在有公司要用基于硅MEMS的半導(dǎo)體器件取代傳統(tǒng)的石英振蕩器,這將是又一個重大的改變?nèi)祟惿罘绞降淖兏铩?
我們都有一個夢想,要讓電子產(chǎn)品全部由“沙子”——“硅”來構(gòu)成,現(xiàn)在我們離這個夢想越來越近,然而其中有一個非常頑固的器件——晶振/時鐘一直還是由石英等不易大規(guī)模生產(chǎn)、不易小型化的材料構(gòu)成。有一家由電子業(yè)元老之一Bosch(博士)分拆出來的公司——SiTime,它六年前向這個技術(shù)發(fā)起了挑戰(zhàn),要用基于硅工藝的MEMS時鐘來替代傳統(tǒng)的石英晶振,他成功了,并且逐漸由低端的消費電子時鐘市場,進入到服務(wù)器市場,最終進入要求非常高電信、無線通信市場,挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的恒溫晶振和溫補晶振產(chǎn)品,這代表了一個新的里程碑,因為之前這些領(lǐng)域是被認(rèn)為無法通過MEMS時鐘技術(shù)來實現(xiàn)的。
SiTime提供的MEMS時鐘器件由封裝在8寸標(biāo)準(zhǔn)晶圓片上的MEMS諧振器(晶圓級封裝)和模擬IC(包括PLL,VCO)整合封裝而成,并且采用了低成本可高量產(chǎn)的塑料封裝技術(shù),使得時鐘器件的尺寸、供貨周期都大大縮減?!耙驗镸EMS諧振器已封裝在一個真空的晶圓片中,所以我們可以采用經(jīng)濟的塑料封裝,而不用昂貴的金屬封裝。這其中有專利技術(shù)來自于博士?!盨iTime市場營銷副總裁Piyush Sevalia解釋。
“在標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制程和高產(chǎn)量塑料封裝技術(shù)雙重保證下,相比傳統(tǒng)石英器件,SiTime具有優(yōu)秀的供貨能力和最短的Lead time時間?!彼a充道。并且,由于基于標(biāo)準(zhǔn)晶圓的生產(chǎn)工藝,良率也大幅提升,這包括生產(chǎn)良率和產(chǎn)品面市后的反修率,因為硅MEMS具有比傳統(tǒng)石英強十倍的抗沖擊性。“我們的產(chǎn)品返修率是傳統(tǒng)石英產(chǎn)品的百分之幾?!彼Q。
此外,SiTime的業(yè)務(wù)模式也是非常靈活的,除了提供塑料封裝的時鐘/振蕩器件,還向IC公司提供硅MEMS諧振器裸片。“現(xiàn)在已有多家公司采用我們的MEMS諧振器裸片用于芯片內(nèi)的實時時鐘控制,明年這個市場增長會非????!彼Q。從2005年成立至今,SiTime已出貨7500萬套硅MEMS時鐘產(chǎn)品,占據(jù)了全球硅MEMS時鐘市場的85%份額,可以說是硅MEMS時鐘市場的絕對領(lǐng)導(dǎo)者。而在供應(yīng)MEMS裸片方面,市場剛剛啟量?!澳壳斑@個市場出貨約為300-500萬片,明年預(yù)期大增,智能電表主控IC就是其中一個需求量較大的市場?!彼嘎丁!按送?,由于我們的解決方案均可量身定制,可促使客戶進一步優(yōu)化其電子產(chǎn)品功能,縮小產(chǎn)品尺寸并提升產(chǎn)品可靠性?!?
此次,SiTime推出的SiT530x系列全硅MEMS三 級時鐘(Stratum 3)解決方案,以替代傳統(tǒng)的恒溫晶振和溫補晶振產(chǎn)品。應(yīng)用目標(biāo)市場定位于電信和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,如基于同步光纖網(wǎng)(SONET)和同步以太網(wǎng)的核心及邊緣路由器、無線基站、IP時鐘和智能電網(wǎng)等應(yīng)用。SiT530x系列包括兩款器件—運行頻率范圍為1至60 MHz的SiT5301和運行頻率范圍為60至220 MHz的SiT5302。
它們具有以下特性和優(yōu)勢:符合或超越面向最苛刻時鐘應(yīng)用的Telcordia GR-1244 Stratum 3頻率穩(wěn)定度規(guī)范,比如在商業(yè)工作溫度(0至70°C)下的頻率穩(wěn)定度為±0.1 PPM;采用2520兼容封裝,業(yè)界最小尺寸的±100 PPB解決方案;支持最寬的頻率范圍(1至220 MHz),精度達小數(shù)點后6位。設(shè)計師使用SiTime的可編程頻率功能,擺脫了石英產(chǎn)品固定頻率的限制,可用來設(shè)計具有更高性能和可靠性的系統(tǒng)。此外,其介于2.5V和3.3V之間的運行電壓支持所有電信和網(wǎng)絡(luò)SOC和ASIC、FPGA。
SiTime首席執(zhí)行官Rajesh Vashist表示:“石英行業(yè)用了幾十年時間才實現(xiàn)該精密度,而SiTime僅用了5年時間便突破了這一性能水平。憑借Stratum 3時鐘等顛覆性創(chuàng)新產(chǎn)品以及我們近日發(fā)布的差分振蕩器產(chǎn)品和壓控硅振蕩器產(chǎn)品,SiTime正在加速全硅MEMS時鐘產(chǎn)品的應(yīng)用。通過將高性能、低成本和易用性完美結(jié)合,我們已成功使500多家客戶放棄了傳統(tǒng)的石英產(chǎn)品,轉(zhuǎn)而采用我們的產(chǎn)品?!?
該公司的全球代理產(chǎn)艾睿電子市場和Asset Management高級副總裁Jeff Eastman指出:“SiTime可編程架構(gòu)可保證艾睿隨時有現(xiàn)貨。我們許多客戶都以在收益于SiTime全硅方案的優(yōu)點?!边@對于電子產(chǎn)品市場來說,真是一個重大的里程碑。“幾十年前我們用芯片取代了三極管,十幾年前我們用各種Memory產(chǎn)品取代了磁盤和膠卷,現(xiàn)在我們要用真正的基于硅MEMS的半導(dǎo)體器件取代傳統(tǒng)的石英振蕩器,這將是又一個重大的改變?nèi)祟惿罘绞降淖兏铩!彼Q。