自從蘋果手機首次使用了MEMS產品以來， MEMS工藝就掀起了一波又一波的熱潮。誠然MEMS產品有其獨特的地方，彌補了傳統產品的某些方面的不足，但是能否就說傳統產品就即將被完全替代呢，還是產品之間的相互補充呢？所以我們就需要客觀認識新的產品和傳統產品之間的優缺點，方才有助于我們合理的選用相關產品，全硅MEMS振蕩器和石英晶體振蕩器也應如此。

石英晶體已經在存在半個多世紀了，一直占居著絕大部分的時鐘頻率市場。石英晶體分為有源和無源兩大系列，從使用量來說，絕大多數產品均選用成本較低的無源晶振，即石英晶體諧振器，所以無源晶振使用更廣泛。而全硅MEMS系列產品聲稱要替代的其實就是指有源晶振的部分，即石英晶體振蕩器，換個說法如果要替代無源，恐怕就不是一個單一頻率器件之間的替代，而是要整合到主控IC里去，屬于主控IC的功能的擴展，跟MEMS還沒有太大關系。所以我們重點客觀的對比分析的是全硅MEMS振蕩器和有源晶振的比較，認識各自的特點。

首先，從工作原理來看，MEMS振蕩器它是由一個全硅的MEMS諧振器（類似一顆無源石英諧振器）和一個可編程Analog CMOS驅動芯片組成的。而石英晶體振蕩器它也是由一個石英晶體和一顆IC 組成的。他們之間的大體結構，以及工作模型是一致的。然他們之間的不同，在于以下幾個方面：

第一，諧振子的不同，即頻率源有本質的區別，MEMS器件采用的靜電驅動懸梁臂，以懸梁臂的諧振頻率作為基準頻率， 他可以通過程序任意倍頻而輸出各種需要的工作的頻率。而石英晶振利用的石英材料的壓電特性，用石英晶片的頻率作為工作頻率，其工作頻率就是里面的石英晶片的頻率；MEMS器件一個基準頻率可以輸出很多的頻率；而石英晶振是基準頻率就是其工作頻率;這正是全硅MEMS振蕩器的一個很重要的方便之處，其快速交貨能力正是來源于此，對比晶振工藝，晶振制程顯得比較復雜的原因所在。

第二，驅動芯片的特性，MEMS采用的是可編程CMOS芯片，故輸出只能是方波；而石英晶振所使用的芯片就比MEMS廣泛，所以其輸出特性不僅僅有方波，還有正弦波等各種波形。全硅MEMS振蕩器只能輸出方波，所以在對輸出有特別要求的場合下，全硅MEMS振蕩器可能滿足不了客戶需求，而這又凸顯是石英晶體振蕩器的性能的全面性。

第三，材料及封裝結構，從這個方面來說，確實是MEMS的無可比擬的優勢，晶圓的制造工藝，在結構上和產品小型化方面有其獨特的優勢；而使用晶振在體積超小型化方面，因受到材料特性，以及工藝條件出現瓶頸，同時在成本上也明顯不占有優勢。

俗話說，成也蕭何，敗也蕭何，有其優點也必有其缺點，不可能十全十美，產品也如此，下面我們從有源頻率器件的幾個非常關鍵的參數進行比較。

第一，輸出頻率公差，通常有源頻率器件的頻差，都是指總頻差或一定工作溫度范圍內的頻差。

首先，我們比較不帶額外補償功能的情況，即普通鐘振，作為普通鐘振來說，其實客戶產品對頻差的要求本身并不高，關心的是產品的穩定性。通常只要滿足±50ppm使用都不會有任何影響，所以去討論特別的精度如±20ppm及以下其實沒有太大的意思。不過既然要比較，那也應該有個結果才對，石英晶振的溫度頻率變化有其本身的特性曲線；MEMS諧振器其頻率完全是機械諧振，所以溫度對頻率的影響較小，所以在較寬溫度范圍，如工業級等，MEMS有一定的優勢，但同時由于石英晶振在25度有個拐點溫度，那么在較窄的溫度范圍內，如0～55℃，石英晶振可以做到±2.5ppm，石英晶振此時則又體現了優勢。

其次，帶一定補償的情況，如溫度補償條件下即溫補振蕩器，如果對頻率精度要求不高的話，比如大于±2.5ppm，性能上差異不大，關鍵是價格，而價格由很多因素決定，所以可能各有優勢。那么對于特殊精度如±0.5ppm及以下，在這方面石英晶體發展的比較成熟，全硅MEMS振蕩器是屬于追趕者，全硅MEMS振蕩器能否替代還要看其技術發展及成熟度。

第二，輸出特性

前面已經講過，MEMS產品輸出只有方波；而石英晶振輸出特性多樣化，包含方波還有正弦波，削峰正弦波等，可以滿足客戶的各種需求。

第三，功耗

隨著智能產品的蓬勃發展，產品的功耗越來越受到關注；這兩大產品在這個問題上也各有其優缺點。

普通產品（不帶任何補償）， 在頻率小于30MHZ 的產品，兩者功耗，相差不大，大于30MHZ石英晶振因其功耗同頻率成一定的正比關系，其功耗變大；而MEMS器件由于頻率高低由編程實現，功耗具有優勢，總的來說在普通產品，功耗方面MEMS器件優勢明顯。不過，在溫補系列產品，石英晶振功耗卻較低，石英晶振在2~6mA；而MEMS振蕩器在30mA左右，差異較大。

所以他們各有優缺點，你需要什么功能就應該選擇什么類型的產品，不能一概而論。

第四，相噪及抖動

在相噪及抖動的特性上，全硅MEMS振蕩器同樣是扮演著追趕者角色，也一直在努力提高相關特性。但是在這個問題上，我們同時也要一分為二的看待，產品的好壞是以滿足客戶需求為目標，而不是一味追求最好，所以相噪及抖動應以客人的需求為準；當然對于某些產品需要更高相噪和抖動，那么還是建議選擇石英晶體振蕩器更能滿足要求。

其它，體現產品性能的指標還有很多，比如更低電壓工作特性，更快啟動時間等等，只是這些方面屬于一些特別的應用，對于這些特殊要求，實現難易考驗是廠家的研發實力。

說完產品性能的差別，再中立的說說一些爭論的話題：

第一。 交期問題

MEMS廠家或代理商，說晶振產品工藝復雜，生產過程長，所以交貨周期長；而MEMS產品，可以批量備貨空白MEMS器件，要用時，根據需求快速燒錄即可；如此可以實現快速交貨。

其實這個問題看似好像有道理，但是一概而論未免有失偏頗，晶振產業是非常成熟產業，有其固定的運作規則；晶振和MEMS產品制程區別在于，晶振屬于類似流水作業，工序較多，MEMS屬于集成電路作業。在國內，晶振產品交貨期長主要是國外品牌的交貨期長，國產品牌交貨期也是很快的，頻率器件的使用跟應用方案相關，只要方案還在用，相關產品就會一直使用；所以優秀的有實力的晶振廠家，采用的預生產方式，尋求長期合作，為客戶備貨，這樣滿足快速交貨，以彌補交期較長的問題。所以選擇有實力的廠家才是保證供貨關鍵，否則再簡單的產品也未必能做到順利交付。

第二。 產品的靈活性

這是MEMS振蕩器特別自傲的地方，因為采用了可編程設計，所以將頻率看的非常簡單，通過軟件任意倍頻可以達成任何想要頻率。針對這個就如前面所講，有優點，也必有其缺點，關鍵是客戶對產品的需求；只有自身的價值來符合客戶的需求，方能得到客戶青睞。同樣，作為石英晶體振蕩器，也研發出來了類似的可編程晶振，代表性廠家為EPSON，而后很多晶振廠家也陸續推出類似編程設計產品，也能達到快速交貨，增加晶體振蕩器的靈活性。

第三。 產品可靠性

關于溫度特性的問題，跟溫度相關的主要指的是頻率精度，在前面介紹頻率精度時做出了分析，可見各有優缺點，關鍵是客戶的選擇。

其次，機械可靠性，MEMS具有摔不壞的特性，根據MEMS產品的結構特點，這方面的可靠性非常好；不過話又說回來，必須有清醒的認識，石英晶振確實在抗跌落方面需特別小心，但是晶振產品存在了半個多世紀，也就是說在通常的產品是滿足要求的，或至少跟整機特性是匹配的，所以這個方面其實沒有太必要的擔心。

市場出現新鮮的事物總是好事，說明社會在進步，相信全硅MEMS振蕩器隨著技術的越來越成熟，作為頻率時鐘器件用途越來越廣泛。