产品聚焦： 首个用于AI中心的集成时钟

      人工智能已成为一项主流技术，几乎在一夜之间就拥有了数百万用户。这种爆炸式增长推动了人工智能基础设施在数据中心的快速部署，以及对高性能分布式计算和高带宽 400G/800G/1.6TB 网络设备进行大规模升级的需求。

       精确定时为人工智能基础设施提供了心跳。它为不同的人工智能工作负载提供必要的同步，从而最大限度地提高人工智能服务器的效率。精确定时对于将海量数据传输到用于基于大型语言模型（LLM）的人工智能训练的服务器所需的高速网络设备来说至关重要。为了满足人工智能对更高性能和更高带宽的更高要求，定时技术必须以同样快的速度进行创新。

采用集成 MEMS 谐振器的Chorus时钟发生器，采用紧凑型 4 mm x 4 mm QFN 封装。

SiTime 的最新创新产品、基于 MEMS 的 Chorus™ 片上时钟系统 (ClkSoC) 是首款面向人工智能数据中心应用的集成时钟发生器。Chorus ClkSoC 将时钟集成电路、硅 MEMS 谐振器和振荡电路集成到单个芯片中。通过集成谐振器，无需外部石英晶体器件，Chorus 简化了系统时钟架构，将设计时间最多缩短六周，并提高了可靠性和弹性。Chorus 时钟的尺寸仅为同等石英器件的一半，性能却提高了 10 倍。

Chorus 为人工智能数据中心等重新定义时钟技术

      Chorus 时钟发生器系列专为当今的通信和网络基础设施设备而设计。它为人工智能、数据中心、核心/边缘/接入网络等应用带来了 MEMS 定时技术的优势。Chorus 时钟同样适用于广播系统、测试仪器和电网基础设施等其他高可靠性应用。

      Chorus 解决了传统时钟发生器的局限性和设计难题。迄今为止，传统时钟设备通常依靠外部石英谐振器或振荡器为锁相环 (PLL) 提供输入时钟基准。然而，在印刷电路板（PCB）上使用外部石英定时装置会暴露敏感的模拟节点，从而为 EMI 和电路板噪声耦合到振荡电路中提供通道。必须确保正确的印刷电路板设计，以最大限度地减少这种耦合并防止干扰。这需要额外的测试和设计周期。电路板噪声并不是使用石英器件的唯一危险。风扇和其他环境压力造成的机械冲击或振动会降低晶体性能，影响定时稳定性。

此外，对于传统时钟发生器，设计人员必须选择与晶体特定特性相匹配的正确负载电容器，即使是同一制造商生产的晶体也会有所不同。负载电容匹配对于确保时钟在温度条件下稳定可靠地运行至关重要。但问题是：外置晶体和电容器会占用额外的电路板空间，并导致成本上升，更不用说管理这些电容器的供应链了。

传统时钟需要外部石英谐振器，占用更多电路板空间，增加设计复杂性，降低系统可靠性和弹性。

集成 MEMS 谐振器的 Chorus 时钟发生器可减少电路板空间、简化设计并提高系统可靠性和弹性。

        Chorus 时钟发生器无需使用石英晶体器件，也不存在与石英有关的性能、可靠性和设计问题。Chorus 时钟是一种集成式定时解决方案，它将 SiTime 最新一代硅 MEMS 谐振器与低噪声 PLL 相结合，在单个时钟片上系统 (ClkSoC) 中提供卓越的可靠性、环境适应性和丰富的功能。Chorus 与 SiTime最近从 Aura Semiconductor收购的定时产品一起，构建了 SiTime 提供高度差异化定时解决方案完整产品组合的战略。

       Chorus 时钟发生器架构的关键要素包括：

•  集成 MEMS 谐振器，消除了外部石英的问题，如电容失配、活动骤降、易受冲击、振动和 EMI 影响等

• 完全可编程的低噪声 PLL

• 四个完全可编程的时钟输出，每个输出都有自己的专用电源

• 支持多种配置的片上存储器，可应对现场时钟树变化

SiTime 久经考验的 MEMS 技术优于石英技术

通过集成 MEMS 谐振器，Chorus 时钟发生器可更好地替代石英计时技术：

• 可靠性提高 10 倍，消除了与石英有关的性能和可靠性问题，包括现场故障

• 对电源噪声、EMI、冲击、振动和电路板弯曲的适应能力提高 10 倍

• 取代多达四个独立振荡器，在 PCB 上的时序占用空间减少 50

  

单个 Chorus 时钟发生器（如右图中间所示）可驱动多达八个单端输出负载或四个差分负载，取代多达四个独立振荡器（如左图所示）。

MEMS 集成还能加快产品上市时间，最多可缩短六周，并通过减少元件数量、电路板面积、电路复杂性和系统噪声，简化整体设计工作。

硅 MEMS 授时技术在性能和供应链优势方面均优于石英授时技术。

根据供应链和设计要求，Chorus 时钟发生器有两种形式可供客户选择：

• 空白的系统内可编程（ISP）器件可提供最大的设计灵活性和库存管理。

• 预编程器件无需软件配置即可启动系统，从而简化并加快了设计和制造流程。

客户可以直接向 SiTime 订购完全配置好的 Chorus 时钟，也可以选择空白（未配置）器件，以获得更大的灵活性。SiTime 最先进的时序配置工具使开发人员能够在评估或产品开发期间配置空白部件。该工具还可用于重新配置已配置的 Chorus 时钟发生器，方法是在器件的片上存储器中刻录全新的配置。

实现更智能、更快速的系统设计

Chorus 系列是新一代基于 MEMS 的时钟发生器，它消除了传统时钟+石英振荡器解决方案的设计复杂性，降低了性能和可靠性问题，从而实现了更智能、更快、更好的系统设计。

是时候转向基于 MEMS 的时钟技术的未来了。Chorus 时钟发生器目前正在向战略客户提供样品，预计将于 2024 年下半年全面上市。

了解有关 Chorus 时钟发生器的更多信息：

SiT91211- 1 至 700 MHz、低抖动、±20 至 ±50 ppm MEMS 时钟发生器

SiT91213- 1 至 700 MHz、超低抖动、±20 至 ±50 ppm MEMS 时钟发生器