引言

Chorus™ Automotive 是业界首款具有内置端到端故障监控功能的完全集成时钟，可简化系统时序架构，并将功能安全开发时间缩短多达六周。

克服传统 timing devices 的局限性

Chorus 汽车时钟发生器是一种新的汽车定时方法，将 MEMS 谐振器、振荡器和高级安全机制集成到单个封装中。与独立振荡器相比，硬件设计人员可以获得高达 10 倍的性能提升而尺寸减半的综合优势，以及关键的诊断覆盖范围，从而更轻松地实现功能安全指标。

采用 FailSafe™ 技术的 Chorus 可满足安全关键型系统的定时需求，例如 ADAS/信息娱乐系统、传感器和网关应用。这些灵活的时钟具有可配置的输出频率、输出类型、输出偏斜控制和电源电压，以及其他可编程功能，以满足特定的设计要求。此外，Chorus 具有业界首创的 -40°C 至 125°C 宽工作温度范围，在消除安全关键模块设计中的任何热瓶颈方面具有独特的优势。

• 更高的性能：通过集成的 MEMS 谐振器将弹性提高 10 倍

• 实现功能安全的特性：内置可编程故障监视器

• 设计简单性：集成的 MEMS 技术加快了设计过程，并消除了噪声和阻抗匹配等常见问题

• 更小的基底面：尺寸仅为 4 mm x 4 mm QFN 的一半

• 灵活频率：可编程频率范围为 1 MHz 至 700 MHz

• 低 RMS 相位抖动：70 fs（典型值）（12 kHz 至 20 MHz）

• 出色的频率稳定性：±20 ppm（-40°C 至 105°C）或 ±50 ppm（-40°C 至 125°C）

• 灵活的输出类型：多达 4 个差分（LVPECL、FlexSwing™、LVDS、HCSL、LPHCSL）或 8 个 LVCMOS 输出

• 降低功耗并简化电路：FlexSwing 输出可降低功耗并消除终端电阻器

• 灵活的电源电压：可编程，1.8V、2.5V 或 3.3V

• 降低 EMI：可配置的扩频、可编程的上升/下降时间

• 符合最新的 PCIe 标准：第 1 代至第 6 代

完美集成的定时解决方案

Chorus 汽车时钟发生器是一种高度集成的片上时钟系统 （ClkSoC），它将 SiTime 最新一代的 MEMS 谐振器与低噪声 PLL 相结合，以提供卓越的性能、可靠性和环境弹性。

Chorus 集成了多个完全可编程的时钟输出，每个输出都有自己的专用电源。非易失性存储器 （NVM） 存储了大量可配置参数，如输出频率、可编程输出偏斜控制和电源电压，以及其他可编程功能，以满足特定的设计要求。片上稳压器 （Reg） 提供非常好的电源噪声抑制。此外，可通过 GPIO 引脚或通过 I2C/SPI 接口直接访问内部寄存器来对多个内部参数进行故障安全监控。

这种集成方法消除了与石英相关的性能、可靠性和设计问题，并简化了系统时钟架构，减少了 BOM，并加快了设计时间和安全性分析，如下图所示。

如图1所示

故障率降低 10 倍

石英谐振器是安全关键型汽车系统中最常见的故障来源之一。传统的时钟器件需要外部 quartz 谐振器作为输入时钟参考，使敏感的模拟节点暴露在系统噪声中，并导致可靠性、设计和性能问题。相比之下，Chorus automotive 在时钟内部集成了硅 MEMS 谐振器，消除了石英的可靠性和灵敏度风险。MEMS 谐振器的质量比石英晶体小 1000 倍。这使它们具有很高的抗冲击和抗振动能力，并且几乎不受振动引起的相位噪声的影响。基于 MEMS 的时钟发生器的可靠性和弹性提高了 10 倍。

占用空间减少50%

随着汽车系统在更小的空间内集成更多功能，电路板空间非常宝贵。Chorus automotive 针对具有复杂时钟树且需要多个参考时钟的安全关键型汽车系统进行了优化。传统的 clock devices 依赖于外部石英晶体谐振器 （XO） 或振荡器作为 clock generation 的输入参考。相比之下，Chorus 汽车时钟发生器包含一个集成的 MEMS 谐振器，最多可替代四个 XO。其紧凑的 4 mm x 4 mm 封装可将时钟树的总占用空间缩小多达 50%。Chorus automotive 不仅减少了电路板空间，而且时钟树中的组件更少，从而降低了时钟故障率并提高了故障覆盖率。如图2示例，该示例显示了 Chorus Automotive 如何简化 ADAS ECU 时钟树并减少电路板空间。单个 Chorus 时钟处理 ADAS 计算 SOC 和多个高速接口的精确计时。

图2

达到安全状态的速度提高 1000 倍

在传统的 clock trees 中，如果 essential component 的 clock 失败，则可能会发生灾难性故障。系统中的安全微控制器监控此类大规模故障，并禁用故障功能以达到安全状态。时间对于达到安全状态至关重要，而缩短容错时间间隔 （FTTI） 或故障发生与系统通知之间的时间至关重要。Chorus Automotive 可以通过在下游系统范围的故障发生之前报告时钟故障来缩短必要的毫秒数。

Chorus 汽车时钟采用了 SiTime 的 FailSafe 技术，这是一种对整个时钟生成信号路径的高级端到端监控。当将现成的 quartz 谐振器与传统的 clock generator 配对时，这是不可能的。使用 Chorus automotive，设计人员可以选择他们希望监控时钟的粒度级别（全局监控或子电路级别，选择性地监控一个输出或所有输出等）。它们可以选择通过立即中断或通过串行接口和定期轮询向安全微控制器报告时钟故障。故障覆盖率和容错时间间隔可以根据系统级安全目标进行定制。

如图3所示Chorus Automotive 时钟发生器诊断和监控功能、配置选项和串行接口