多年來(lái)，時(shí)鐘設(shè)備一直是電信、無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施和高速通信應(yīng)用中的關(guān)鍵組件。時(shí)鐘生成器、緩沖器和振蕩器可以說(shuō)是無(wú)數(shù)網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)的無(wú)名英雄。事實(shí)上，如果沒(méi)有這些定時(shí)組件，互聯(lián)網(wǎng)將陷入停頓。現(xiàn)代汽車本身已經(jīng)成為帶輪子的高速網(wǎng)絡(luò)，如果沒(méi)有它們，這些鐵殼子也會(huì)停滯不前。

對(duì)于汽車應(yīng)用程序全新的參考時(shí)鐘解決方案提供了一些好處，如顯著降低抖動(dòng)和更大的頻率靈活性。

如今汽車市場(chǎng)對(duì)時(shí)鐘的需求越來(lái)越大，其中這2大趨勢(shì)作為助推劑：

電氣化，它是由混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車（EV）推動(dòng)。隨著電動(dòng)汽車行業(yè)持續(xù)降低電池成本、改善充電能力和延長(zhǎng)電動(dòng)汽車行駛里程，電動(dòng)汽車的使用預(yù)計(jì)將在未來(lái)10年大幅增加。

另一個(gè)就是自動(dòng)駕駛。當(dāng)汽車裝載了更多的傳感器和智能系統(tǒng)后將會(huì)變得更加智能，在過(guò)去的幾年里，防撞檢測(cè)、剎車、自動(dòng)泊車、變道傳感器以及其他駕駛輔助技術(shù)已經(jīng)成為高端汽車的共同特征。隨著這些功能逐漸轉(zhuǎn)移到中檔汽車上，下一個(gè)前沿領(lǐng)域?qū)@先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）、自動(dòng)駕駛和智能遠(yuǎn)程信息技術(shù)上，這些技術(shù)將進(jìn)一步提高駕駛員的意識(shí)和安全性，以及整體的駕駛體驗(yàn)。

此外，半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步正在推動(dòng)汽車電氣化和自動(dòng)駕駛背后的創(chuàng)新。根據(jù)IHS Markit的數(shù)據(jù)，到2025年，每輛汽車的半導(dǎo)體含量將從2013年的312美元增加一倍，達(dá)到652美元，每年增幅約8%。混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車電子產(chǎn)品和ADAS是增長(zhǎng)最快的汽車細(xì)分市場(chǎng)，分別為29%和13%的復(fù)合年增長(zhǎng)率。

石英時(shí)鐘的缺陷

雖然近年來(lái)汽車市場(chǎng)的創(chuàng)新步伐有所加快，但為ADAS、自動(dòng)駕駛汽車和信息娛樂(lè)應(yīng)用提供參考時(shí)鐘的計(jì)時(shí)技術(shù)依舊有些落后。之前的技術(shù)，汽車系統(tǒng)開發(fā)人員一直依賴于石英晶體和晶體振蕩器來(lái)提供這些應(yīng)用程序的參考時(shí)鐘。隨著系統(tǒng)的參考計(jì)時(shí)復(fù)雜性的增加，最簡(jiǎn)單的解決方案是向每個(gè)新設(shè)計(jì)添加更多基于石英的組件。

這種方法有許多缺點(diǎn)和限制。除了增加更多組件的成本和復(fù)雜性之外，QUARTZ對(duì)沖擊和震動(dòng)效應(yīng)異常敏感，這些沖擊和振動(dòng)效應(yīng)會(huì)影響系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性。

汽車應(yīng)用通常需要擴(kuò)展其工作溫度，一般在為- 40到+105°C之間。長(zhǎng)時(shí)間的高溫運(yùn)行會(huì)使石英零件長(zhǎng)期老化，對(duì)產(chǎn)品生命周期產(chǎn)生不利影響。總的來(lái)說(shuō)，石英器件的性能很難讓汽車硬件開發(fā)人員去設(shè)計(jì)更靈活的解決方案，這些解決方案可以隨著整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性而增長(zhǎng)。

在過(guò)去，我們很難對(duì)離散頻率參考進(jìn)行替代，傳統(tǒng)時(shí)鐘集成電路（IC）解決方案在產(chǎn)生非整數(shù)相關(guān)頻率時(shí)，由于頻率合成限制或時(shí)鐘抖動(dòng)性能下降，導(dǎo)致無(wú)法從單個(gè)設(shè)備生成多個(gè)獨(dú)特的頻率。此外，用單個(gè)時(shí)鐘IC替換多個(gè)離散石英參考會(huì)增加PCB的信號(hào)路由復(fù)雜性，并需要在長(zhǎng)路徑上分布時(shí)鐘信號(hào)。

新時(shí)鐘解決方案的誕生

現(xiàn)在可以使用全新的參考時(shí)鐘解決方案來(lái)解決這些系統(tǒng)級(jí)挑戰(zhàn)。這些解決方案具有更低的抖動(dòng)和更大的頻率靈活性，使得單個(gè)IC可以產(chǎn)生多個(gè)與非整數(shù)相關(guān)的頻率。它們還支持集成的信號(hào)完整性調(diào)諧功能，以簡(jiǎn)化PCB時(shí)鐘的路由和分配。

類似的定時(shí)解決方案已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)、通信、無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)應(yīng)用中使用了許多年。為了利用這些先進(jìn)的定時(shí)技術(shù)，汽車硬件設(shè)計(jì)人員在為新設(shè)計(jì)選擇高度集成的參考時(shí)鐘解決方案時(shí)，應(yīng)該對(duì)抖動(dòng)性能、頻率靈活性和信號(hào)完整性進(jìn)行充分考慮。

隨著汽車應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新步伐繼續(xù)加快，電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛汽車(ADAS)正在推動(dòng)汽車市場(chǎng)的下一波電氣化浪潮。基于硅元件的定時(shí)解決方案多年來(lái)在網(wǎng)絡(luò)和通信市場(chǎng)中提高了性能和系統(tǒng)級(jí)可靠性。現(xiàn)在，汽車也將從類似的時(shí)鐘技術(shù)中獲益，這將簡(jiǎn)化行業(yè)對(duì)統(tǒng)一時(shí)鐘解決方案的采用，從而提高系統(tǒng)可靠性，降低汽車應(yīng)用中的成本和復(fù)雜性。