深入了解MEMS振荡器及结构背后的原理

2024-01-19 15:30:3532311


SiTime的所有可编程MEMS硅晶振完全采用硅为原材料,利用先进的半导体工艺制造而成,无任何石英晶振材料。SiTime硅晶振包含一个MEMS谐振器和一个升级的可编程模拟振荡电路,真空密封后采用低成本的塑料封装。


不同于大多数石英晶振公司,SiTime拥有领先的半导体模拟技术,采用自主研发的微电子机械系统(MEMS)和模拟电路,推出的产品具有业界公认的最全面的功能、最高的性能以及最卓越的可靠性。


通过几十年的沉淀,MEMS(微电子机械系统)技术、CMOS模拟电路的设计与开发、高效的半导体生产、组装、测试等相关领域都取得了长足的发展。SiTime公司核心技术人员一直以来也都是从事MEMS相关技术工作,通过不断的技术积累,SiTime可以完全独立研发出稳定、可靠的划时代产品—MEMS硅晶振。


目前,SiTime作为MEMS硅晶振领域的一枝独秀,正全面、迅速取代高昂的石英产品。SiTime凭借卓越的MEMS技术,支撑用户产品创新,驱动行业迅猛发展。


此外,与传统的石英晶振相比,硅晶振的交货周期更短,生产成本更低。


1705887607759051.gif



MEMS振荡器包含一个MEMS谐振器和一个可编程的振荡电路。通过芯片堆叠和倒装处理把两者结合在一块,最后进行工业级塑料封装或芯片封装。



20160826160125_24925.png



MEMS振荡器中的TempFlat技术



如图所示,MEMS谐振器与模拟震荡电路中MEMS特定的电路模块相连接,通过静电力激振。MEMS偏压源为装在MEMS芯片上的静电传感器提供偏压,谐振器的谐振电路使其产生机械振动。


在模拟振荡电路中通过分数分频锁相环电路来输出频率。在大多数系列中,频率输出驱动器可根据传输线的阻抗调整输出强度以降低系统EMI。芯片上的非易失性编程存储器用于存储配置参数。


SiTime公司最新推出的TempFlat™ MEMS技术在SiT15xx 32 kHz 系列中首次被应用,使其大大减少了对温度补偿电路的需求。实现了模拟振荡电路的最优化,系统尺寸的最小化以及功耗的最低化。在其他一些MEMS振荡器系列中,用来温度补偿的功能模块已完全被移除(如上图所示)。针对精度要求< ±25 PPM的应用需求,SiTime推出超性能 XOs、XOs、VCXOs和TCXOs振荡器,增加了温度传感器和温度-数字转换器(如下图所示),采用分数分频锁相环技术,最终实现温度补偿。

  

20160826160139_62367.png



MEMS振荡器中的温度补偿技术



 SiTime公司早在2007年就向业界证明了单芯片MEMS硅晶振解决方案的强大。


 百尺竿头更进一步,SiTime又推出双芯片MEMS+模拟电路的解决方案,优势更为明显:


(1)更优化的工艺提供更高的性能和更卓越的可靠性
(2)MEMS芯片比模拟芯片要小的多,原材料硅的利用率提高,生产成本大大降低
(3)国际标准工艺及设备,缩短供货周期

(4)约2.5亿片以上MEMS硅晶振的发货量,占有80%的市场份额

20160826160847_36948.jpg






稳定、可靠的MEMS技术


SiTime的MEMS技术源于德国博世和斯坦福大学。在SiTime没有创立之前,创始人已经开始在德国博世、帕洛阿尔托、加利福尼亚等地从事和MEMS技术相关工作。在2005年,合并后的SiTime MEMS技术团队开发出具有最高性能KHz和MHz的MEMS谐振器,产品具有极低的温漂,最小的尺寸和最佳的可靠性。同时为确保SiTime所有的MEMS谐振器产品的成功,SiTime还同时开发出了一个全面的研发和仿真平台。SiTime MEMS谐振器不仅作为一个单一的产品来销售,还可以集成到其它的SOC里面,在不需要外部时钟的情况下,提供高容量独特的解决方案。


独具创新、超高性能的模拟电路设计


SiTime拥有世界一流的模拟电路设计工程师团队,研制出最高性能和最灵活的MEMS硅晶振。在2006年设计出第一款产品以来,产品的性能已经提高了100倍以上(如频率精度、相位噪声、功耗、封装尺寸)。最近的一个例子是SiTime采用Encore架构设计的产品,是目前市面上最佳性能的硅晶振。 


低成本的组装、测试和集成

除了MEMS和模拟电路专业技术的特长,SiTime在装配,测试和电路集成方面也有独具一帜,能够提供MEMS硅晶振完全集成的解决方案,封装完全兼容行业标准,客户可以快速并以最小的风险使用MEMS硅晶振产品。






了解更多MEMS硅晶振解决方案的信息

了解更多MEMS振荡器选型手册的信息












点赞
微信分享
链接分享
复制成功

sitimechina.com ©北京晶圆电子有限公司 版权所有 京ICP备13034140号-2