全硅MEMS振荡器和传统石英的区别

　　如果说很多人把MCU或SoC主芯片比喻为现代电子系统的大脑，那么时钟组件当之无愧是其心脏。无论是电子工程师还是元器件采购者，在选择时钟组件时都会经过全面严谨的评估。因为一颗健康、稳定、持久的“心脏”，将直接影响到电子系统的功能和可靠性。

　　时钟组件可分为无源晶振、有源晶振和多输出时钟发生器三大类产品。在过去60年中，石英作为时钟市场的主流技术，一直占据着霸主地位。但由于其受到传统制造工艺的限制以及下游原材料(起振电路和基座)市场的垄断，因此性价比无法进一步提升。为了满足电子市场对元器件提出的更小、更可靠、更灵活的需求，时钟组件必须走上全面硅化的道路。这篇文章将主要介绍全硅MEMS振荡器和传统石英的区别，以及全硅IC技术所解决的问题。

　　石英和全硅MEMS时钟振荡器简介

　　传统的石英振荡器是由压电石英加上简单的起振芯片和金属封装组成的，其生产工艺包括：石英切割镀银、购买基座、起振芯片，以及将石英及芯片以特殊黏胶结合后至于基座上，然后充填氮气，用金属封装进行密封。而不同频率、不同工作电压振荡器的产生，则是由石英的不同形状、镀银厚度及所佩的起振芯片所决定。所以，从生产工艺角度，石英产业是一个人工密集型的半自动化传统产业，其产品也受到传统原材料和工艺的限制：

　　1. 复杂的生产程序导致供货期的拖长及缺货应急困难的现象;

　　2. 不同振荡器规格需不同原料不同工艺，从而使成品缺乏灵活性，无法为满足不同应用而进行实时配置;

　　3. 压电石英对温度敏感度高的特性，造成石英振荡器的温飘烦恼;

　　4. 石英易碎怕摔老化的弱点需靠生产工艺和质量管理来解决，缺乏质量和长期可靠性的一致性。

　　电子系统厂商为求从根本上解决石英的内在弱点，因此在时钟组件的选料上开始转向全硅MEMS振荡器。与传统石英振荡器截然不同，MEMS振荡器采用了全硅的产品结构，有一个全硅MEMS谐振器和一个可编程Analog CMOS驱动芯片堆栈，并以标准QFN IC封装方式完成。图1为SITIME MEMS振荡器透视图。

　　图1 全硅MEMS振荡器展示图