几乎所有电子产品系统都需要时钟。
时钟器件的重要性就如同电子产品的“心跳”。
60 年来,石英晶体一直是时钟设备的基础。
但在电子产品小型化、系统设计复杂化等趋势的影响下,石英受限于自身物理特性和较高的成本,难以满足电子产品日益严格的要求。
严格的性能和成本要求。
尤其是物联网时代,时钟器件必须向小型化、低功耗、高集成度方向发展。
随着MEMS技术的日益成熟,MEMS时钟在10年前“应运而生”。
MEMS时钟是一种基于微机电系统的可编程硅振荡器。
与石英晶体振荡器相比,MEMS时钟产品采用标准硅工艺,可以跟随半导体技术和工艺的演进变得越来越小,性能更高,成本更低。
此外,MEMS时钟在功耗、抗干扰和交付周期等方面与石英晶体相比也具有明显优势。
那么MEMS时钟能否完全取代石英晶体振荡器呢?物联网时代,可穿戴设备需要什么样的MEMS时钟器件? 未来时钟行业将受到可穿戴、物联网和移动市场的推动。
“正如集成电路取代分立器件、数字存储取代磁盘和胶片一样,MEMS 时钟器件最终将取代石英。
” MEMS和模拟半导体公司SiTime营销主管副总裁Piyush Sevilla近日在深圳举行的新品发布会上坚定地表示。
Piyush Sevalia,SiTime 公司营销执行副总裁 SiTime 公司是 MegaChips 的全资子公司。
专注于MEMS时钟产品设计,拥有MEMS、模拟、系统等专利技术。
目前,SiTime的MEMS时钟产品已广泛应用于基站、服务器、交换机、路由器、车辆、安防、数字和手机、平板电脑、可穿戴设备等消费电子领域。
总出货量超过4亿台,市场占有率高达90%。
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Piyush Sevalia表示,整个钟表市场规模可达60亿美元。
主要分为三大领域:频率控制器件、半导体时钟器件和时钟系统。
其中,变频控制器件(传统石英)需要大量投资建设工厂,所需的陶瓷封装技术只有爱普生、京瓷等少数日本公司掌握。
SiTime 的产品可以采用广泛用于标准半导体元件的低成本塑料进行封装。
博世和 Tower Jazz 提供 MEMS 和晶圆,台积电负责制造。
与时钟市场5%的年均复合增长率相比,2018年至2018年MEMS振荡器增长的年复合增长率将超过65%。
整个时钟市场分为三大领域:频率控制器件(左)、半导体时钟器件(中)和时钟系统(右)。
基础设施、工业、汽车和手机等消费电子产品是 MEMS 时钟不断增长的市场。
SiTime未来将瞄准哪些市场? “物联网和可穿戴设备不断增长,对时钟小型化和低功耗的需求不断增加。
SiTim将专注于可穿戴设备、物联网以及手机等移动设备,这也是公司未来营收的三大主要来源。
“增长势头强劲。
” Piyush Sevalia告诉OFweek可穿戴设备网编辑,近三年来,SiTime每年都会针对这些市场推出创新的MEMS时钟解决方案,得到了各界的热烈反响。
目前出货量已超过6万台。
而且增长速度越来越快。
可穿戴设备对MEMS时钟有要求:体积小、精度高、电池寿命长。
据市场研究机构Gartner统计,可穿戴设备的年复合增长率将达到15%,市场前景广阔。
然而,可穿戴设备的快速发展对硬件技术提出了新的挑战。
对于可穿戴设备,平均每个设备使用3-7个时钟设备。
因此,时钟器件的尺寸、功耗、性能等需要得到充分保证。
SiTime 最近推出了专门针对可穿戴和物联网领域的 SiTx/7x 系列 32 kHz Super-TCXO。
该时钟解决方案非常独特,尺寸仅为 1.2 mm2,比石英产品小 85%。
此外,Super-TCXO采用SiTime的TempFlat MEMS技术,颠覆了过去,精度高达±5 ppm,不仅可以实现精确计时,还可以延长电池寿命。
最重要的是,SiT具有创新的内置自动校准功能,方便客户消除系统组装、回流焊、底部填充和成型过程中的时钟误差。
“借助SiTx/7x 32 kHz Super-TCXO,客户可以设计出尺寸最小、精度最高、电池寿命超长的改变市场的电子产品,证明SiTime的MEMS时钟解决方案屡屡开创时钟行业的新局面。
”Piyush Sevalia说道。
SiT、SiT和SiT这三种Super-TCXO产品的特点。
在尺寸微型化方面,SiTime MEMS在体积上远远超过石英。
在kHz和MHz下,体积可缩小65%和40%分别与石英相比。
此外,SiTime 的 SiTx/7x 可以驱动多个负载,这不仅减小了组件本身的尺寸,而且还最大限度地增加了组件数量,从而减少了物料空间和成本。
SiTime MEMS 在体积和精度方面远远超过石英。
SiTx/7x Super-TCXO在-40-80°C的工业温度下达到±5 ppm的精度,是石英晶体谐振器的30-40倍。
值得注意的是,在非常小的设备中,设备内部的温度可能会发生巨大的变化。
当智能手表或其他可穿戴设备的蓝牙开关打开和关闭时,温度会瞬间飙升,其频率的精度也会相应变化; SiTime 的温度补偿晶体振荡器(TCXO)可以在温度突然变化时保持±5 ppm 的稳定性,影响很小。
SiTx/7x的精度和温度补偿对于可穿戴设备来说,电池寿命一直是亟待解决的问题。
目前,大多数可穿戴设备无法独立使用,需要通过蓝牙与手机连接。
但它们并不总是处于连接状态,否则它们会消耗大量电量,因此会不断地打开和关闭。
由此可见,高精度时钟器件会减少器件之间的连接数量,从而降低功耗。
SiTx/7x Super-TCXO 的精确定时将启动所需时间减少 65%,使得蓝牙功耗低于石英。
SiTx/7x Super-TCXO 提供蓝牙低功耗节功能。
值得一提的是,可穿戴设备和物联网带动了微型化模组的需求。
在模块化或系统级封装(SiP)工艺过程中,有可能进行注塑或涂层,因此模块本身会有压力,导致所有频率器件出现频率误差。
有鉴于此,SiTx/7x Super-TCXO希望利用其内置的自动校准功能,将封装前后的精度保持在5ppm以内,以??便客户在不影响芯片精度的情况下制作小型化模块。
SiTx/7x Super-TCXO自动校准使封装前后的精度保持在5ppm以内。
总体而言,SiTime的新型MEMS时钟产品在尺寸、精度、功耗和自动校准方面具有明显优势。
品佳集团旗下凯体有限公司总经理吴永昌表示:“七年来,我们与SiTime在亚洲携手合作,亲身经历了SiTime的MEMS时钟解决方案彻底转型行业,提供更多的功能和更高的性能。
” ,体积更小,功耗更低,更稳定。
最新的 SiTx/7x 系列 32 kHz Super-TCXO 在性能和尺寸方面树立了新的基准,这是传统石英行业无法企及的。
我们很荣幸成为SiTime的重要合作伙伴。
在物联网和可穿戴设备时代,SiTime正以MEMS和模拟技术大举进军时钟市场,似乎正在彻底改变石英晶体振荡器的“寿命”。
传统石英厂商已经开始“倒戈”,销售SiTime MEMS产品的石英供应商多达25家。
正如 Piyush Sevalia 所说:“正如集成电路取代分立器件、数字存储取代磁盘和胶片一样,MEMS 时钟器件最终将取代石英。