浅析全硅MEMS振荡器和传统石英的区别

　　* 高性能模拟温补技术使全硅MEMS振荡器具有优秀的全温频率稳定性，彻底解除温飘问题;

　　* 可编程的平台为系统设计和缩短新产品开发周期提供必要的灵活性;

　　* 完善的半导体生产链可让全硅MEMS供货期全面缩短，并提升需求应急的能力;

　　* 全自动生产的IC结构在质量和可靠性方面有无可置疑的优良的一致性。

　　全硅MEMS振荡器的全温性能优势

　　频率稳定性，特别是在不同温度下的稳定性，是电子工程师在选择振荡器时考虑的主要参数之一。因为每一个设计，都需要保证系统在整个工作温度范围内正常运作。而温飘(频率随温度而显著变化的现象)则是传统石英产品的弱点，难以单纯从制造上克服。图2是石英和全硅MEMS振荡器在频率稳定性方面的比较。

　　图2 全硅MEMS振荡器25PPM频率稳定性超越石英

　　图2的深黑色曲线显示出一个工业级(-40?C-85?C)石英振荡器要达到全温频率稳定性25PPM在技术上的难度。从图中可看到，在高低温的情况下，石英作为参考时钟其设计余量较不充分，由此也增加了整体系统在工业级全温产生不稳定运行的可能性。

　　图2同时也显示了各种色彩的平衡线，代表了110个SiTime全硅MEMS振荡器在-40?C-85?C范围内的实际总频差。与石英振荡器相比，这些工业级MEMS振荡器频率稳定性不但可保持在15PPM以下，其曲线更具有线性特征，为系统提供更大的设计余量。

　　正由于全硅MEMS振荡器利用温度补偿的技术，从振荡器设计上解决了石英温飘的烦恼，因此电子工程师在选料时有了更大的余地。他们可以选择50PPM的MEMS振荡器来替代很多25PPM的石英，既可满足系统所需规格，又可降低成本。或者，他们可采用25PPM的MEMS振荡器来提升系统总体稳定性。

　　全硅MEMS振荡器的可编程规格组合

　　传统石英振荡器的主要规格参数如输出频率、频率稳定性是由石英切割的形状、厚度及在加工过程中镀银老化等步骤来实现的。这也决定了石英一个频率、一个工作电压、一个频率稳定性对应一个料号的固定频率的商业模式。

　　从图3也可看到，从技术角度，高频率的石英振荡器一般无法支持1.8V的工作电压，或25PPM的频率稳定性，因为压电石英的基本波振荡是限制在60MHz以下。60MHz以上的频率则需利用3次，5次或7次倍频，再加上过滤电路来实现，造成有限的规格选择和居高不下的成本.

　　图3 传统石英一般只支持常用固定品率和规格

　　因此，石英的传统模式虽有简单明了的优点，但却缺乏了现代电子厂商在产品开发、供货周期和备货成本管理上所需要的灵活性。

　　与石英相比，全硅MEMS振荡器是由MEMS谐振器和高性能模拟CMOS芯片组成的一个可编程的时钟平台，其主要规格参数都在设计时整合进了CMOS，利用内嵌的NVM(非易失性存储器)来实现振荡器参数即MEMS振荡器的实时配置。

　　图4 全硅ME振荡器平台提供不同频率，电压和PPM的组合