使用SiTime MEMS硅晶振有許多好處 - 從低功耗和高性能到可靠性和彈性。

MEMS作為微電子機(jī)械系統(tǒng)身就很小。硅晶振可實(shí)現(xiàn)極端擴(kuò)展。無(wú)論是單獨(dú)的諧振器還是與其控制電子器件（例如，振蕩器IC）組合的封裝部件，其范圍從幾毫米到幾分之一毫米。MEMS振蕩器硅晶振通常由堆疊在硅混合信號(hào)IC上的MEMS諧振器組成。由于MEMS硅晶振的主要元件是硅，因此可以應(yīng)用先進(jìn)的半導(dǎo)體封裝技術(shù)，如晶圓級(jí)芯片級(jí)封裝（WL-CSP），從而創(chuàng)建一個(gè)與硅芯片大小相當(dāng)?shù)恼袷幤鳌Ｔ揝EM圖像顯示了CSP振蕩器，其不需要塑料，陶瓷或金屬來(lái)容納芯片。

更高的穩(wěn)定性

關(guān)于你可能不知道的一些事實(shí)......硅比鈦強(qiáng)15倍。事實(shí)上，MEMS諧振器的移動(dòng)質(zhì)量比石英諧振器小3000倍，并且您可以獲得高度可靠的器件。這種小質(zhì)量減小了加速度施加到MEMS諧振器的力。（還記得牛頓的第二運(yùn)動(dòng)定律嗎？）此外，我們的諧振器采用堅(jiān)硬的硅中心錨定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用先進(jìn)的模擬技術(shù)控制，使其更耐機(jī)械力。憑借較小的力和我們的專有設(shè)計(jì)，沖擊和振動(dòng)不會(huì)破壞性能。抖動(dòng)改善，頻率跳躍消失，整體可靠性大大提高。

增加系統(tǒng)集成

與石英晶體不同，微型MEMS諧振器可以集成到SoC和多芯片模塊中。類似于MEMS如何與振蕩器IC組合以制造振蕩器，硅MEMS諧振器可以與其他硅芯片封裝在一起。例如，MEMS可以嵌入到收發(fā)器中的調(diào)制解調(diào)器中，或者作為微控制器內(nèi)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。這些定時(shí)集成系統(tǒng)似乎沒(méi)有外部定時(shí)參考。沒(méi)有外部頻率參考的無(wú)線電將看起來(lái)像沒(méi)有參考的無(wú)線電。當(dāng)然，參考文獻(xiàn)仍將存在，只有它才會(huì)被整合。除了更小的尺寸外，該系統(tǒng)更可靠，堅(jiān)固且功率更低。

降低雜散電容，降低相位噪聲

噪音可能對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。那么尺寸如何幫助？當(dāng)諧振器很小并位于其讀出放大器附近時(shí)，放大器輸入端的雜散電容會(huì)減小。顧名思義，雜散電容是不需要的電容，它直接和成比例地影響放大器的輸入噪聲。要理解這一概念，請(qǐng)考慮高阻抗放大器（如CMOS FET）上的電壓噪聲，通過(guò)雜散輸入電容轉(zhuǎn)換為輸入電流噪聲，或通過(guò)雜散輸入將低阻抗放大器的電流噪聲轉(zhuǎn)換為電壓噪聲電容。兩者都與電容成比例。然后，此輸入噪聲與放大器的輸出相位噪聲成反比。低相位噪聲對(duì)幾乎所有應(yīng)用都很重要。

擴(kuò)展電路功能

隨著附近的集成電路，在MEMS硅晶振中包含更多功能越來(lái)越實(shí)用，為它們提供了更多的靈活性和功能。今天的MEMS振蕩器通常包括分?jǐn)?shù)N PLL，以將內(nèi)部諧振器頻率轉(zhuǎn)換為所需的輸出頻率。這些PLL還可以在整個(gè)溫度范圍內(nèi)補(bǔ)償諧振器頻率并調(diào)整初始偏移。此外，PLL可以調(diào)制輸出，例如通過(guò)擴(kuò)頻來(lái)降低EMI，或調(diào)整用于跟蹤外部信號(hào)的頻率。可以擴(kuò)展這些電路以提供相關(guān)頻率或受控相位的多個(gè)輸出。可以認(rèn)為這些系統(tǒng)不是振蕩器，而是頻率合成器。

關(guān)閉熱耦合

TCXO（溫補(bǔ)振蕩器）是一種通過(guò)測(cè)量和補(bǔ)償溫度來(lái)提供精確頻率的振蕩器。傳統(tǒng)的石英TCXO可以做到這一點(diǎn)，但由于晶體諧振器和補(bǔ)償測(cè)量電路之間的距離，反饋環(huán)路存在滯后現(xiàn)象。這在具有顯著熱梯度的現(xiàn)代電子系統(tǒng)中引起問(wèn)題，這可能由許多動(dòng)態(tài)條件引起。例如，電源管理系統(tǒng)循環(huán)電路塊功率。冷卻風(fēng)扇迅速下降。

為了克服寬溫度和快速溫度波動(dòng)的影響，應(yīng)盡可能靠近諧振器測(cè)量溫度。這就是全硅MEMS器件的小尺寸和內(nèi)聚特性變得特別有益的地方。MEMS諧振器，MEMS傳感器和最新一代MEMS TCXO中的高級(jí)補(bǔ)償電路非常接近（如上圖所示），使這些器件能夠精確測(cè)量并幾乎立即響應(yīng)微小的μKevin溫度變化。這些振蕩器采用DualMEMS?設(shè)計(jì)（一個(gè)用于諧振器，另一個(gè)用于傳感器），旨在提供最精確的溫度補(bǔ)償和特別低的噪聲。

全硅元件的使用使MEMS定時(shí)遵循摩爾定律，即隨著時(shí)間的推移加速改進(jìn)，將更多的空間包裝到更小的空間中。這種縮放使微機(jī)械硅諧振器相對(duì)于其他機(jī)械（非硅）諧振器具有明顯的優(yōu)勢(shì)。除了小型化之外，MEMS還在穩(wěn)健性和前所未有的集成方面實(shí)現(xiàn)了顯著改進(jìn)。此外，還具有系統(tǒng)緊湊性和內(nèi)聚性所帶來(lái)的性能和功能優(yōu)勢(shì)。隨著我們?cè)跈C(jī)械和集成電路設(shè)計(jì)以及制造能力方面的進(jìn)步，這些優(yōu)勢(shì)將逐步升級(jí)。

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