尽管MEMS谐振器技术已经解决了石英晶体的基本缺陷,但刚刚进入竞争激烈的频率控制市场,它也存在一些缺点。首先,MEMS器件小于石英晶体,所以无法提供更多能量到振荡周期。这意味着,在相同的频率下转换效率低,从而造成信噪比较差。第二,传统的MEMS材料,例如单晶硅、多晶硅,甚至聚硅锗,随温度变化的漂移显著,这会带来信号完整性和热滞问题。
2010年,SiliconLabs通过收购一家名为SiliconClocks的公司,获得了在大批量生产中把MEMS架构直接构建于标准CMOS晶圆上,实现完全集成的、高可靠性的CMEMS技术。“在标准CMOS芯片上集成高精度振荡器的梦想,已经由SiliconLabs公司和他们最新推出的Si50xCMEMS振荡器系列变为现实。”StevenZhang表示。
CMEMS技术是频率控制市场的重要技术进步。通过结合MEMS和CMOS两者的最好特性,CMEMS可编程振荡器能够为成本和功耗受限的嵌入式、工业和消费类电子应用提供最佳的通用型振荡器解决方案。
CMEMS相比XO的优势
相比传统的石英晶体振荡器(XO),Si50xCMEMS可编程振荡器主要有下面这些优点:
1、针对成本、空间和功耗敏感型应用的通用振荡器;
2、定制样片交付时间少于2周;
3、直接替换晶体振荡器(XO);
4、在客户现场使用现场编程器立即定制样片;
5、高稳定性和可预见性供应链;
6、在全温度范围、撞击、震动等环境下,具有10年的高稳定频率输出;
7、性能与XO相比,在震动、撞击、温度和老化环境下更可靠。
传统的石英供应链复杂、高成本,且低效率。他们高定制化的制造流程(几周到几个月的交付时间)不仅增加供应链的管理难度,同时还限制参考振荡器产生的频率范围。随着计算、通信和网络装置的数据速率的增长,这种限制对提供高质量高频时钟信号时钟的合成将产生更多压力。CMEMS工艺流程极大简化了供应链。大大缩短交付时间(小于2周)和从kHz到GHz输出频率的无限可编程性。