MEMS振蕩器也用于石英振蕩器的放大器,也許還有PLL,但它采用的是振蕩的小型硅質(zhì)量,而不是石英晶體。這種方案有更好的MTBF(平均故障時(shí)間)、抗沖擊性以及可靠性。
例如,SiTime營(yíng)銷副總裁Piyush Sevalia說,對(duì)硅作JEDEC(聯(lián)合電子器件工程委員會(huì))與HTOL(高溫工作壽命)測(cè)試,可得到5億小時(shí)MTBF,而石英只有1000萬至3000萬小時(shí),并且,盡管1kHz振動(dòng)在石英振蕩器的抖動(dòng)特性中很容易表現(xiàn)出來,但MEMS和硅振蕩器都對(duì)這種振動(dòng)不敏感。MEMS器件諧振在一個(gè)基頻上,這種模式下意外振動(dòng)不會(huì)調(diào)制。但是,MEMS和石英振蕩器的起動(dòng)速度慢于純硅振蕩器。
制造MEMS振蕩器的一個(gè)挑戰(zhàn)是保持振蕩硅元件的原子級(jí)潔凈。即使振蕩臂上有一個(gè)原子厚的層,也會(huì)造成器件規(guī)格失效,制造商用各種方法來克服這一挑戰(zhàn)。例如,Discera使用“getter”活性吸氣材料,去除在器件生命周期中吸收的任何氣體或材料痕跡。另一方面,SiTime則采用了Bosch公司率先開發(fā)的一種技術(shù)。
SiTime并未在MEMS元件上覆蓋玻璃或環(huán)氧罩,而是在一個(gè)玻璃模型中建立起硅臂,用多晶硅覆蓋模型,再用氫氟酸將玻璃溶解。然后,該公司用一層更厚的多晶硅將臂密封起來。所有工作都在一個(gè)外延反應(yīng)堆中完成,這個(gè)高度真空的半導(dǎo)體裝置有地球上最潔凈的環(huán)境。這種特殊工藝使SiTime能夠提供品質(zhì)與石英振蕩器相匹敵的產(chǎn)品。該公司的產(chǎn)品將一種MEMS諧振器片芯和一個(gè)CMOS片芯整合在一個(gè)封裝內(nèi),比石英振蕩器更小也更?。▓D5)。
Discera和SiTime兩家公司的振蕩器都是全可編程產(chǎn)品,因?yàn)樗鼈兗闪薖LL。Discera還提供一種不到500美元的工具包,包括一個(gè)手持編程器和200個(gè)器件;編程器連接到計(jì)算機(jī)的USB端口。Discera公司銷售與營(yíng)銷副總裁GerryBeemiller稱,用這個(gè)工具包可以建立起1MHz至150MHz頻率的高精度振蕩器。反之,SiTime則在推銷快速周轉(zhuǎn)概念,而不是現(xiàn)場(chǎng)編程能力。由于它采用的是無石英工藝,因此聲稱它可以在數(shù)天內(nèi)提供工作于任意頻率的器件。
在數(shù)據(jù)采集數(shù)字系統(tǒng)中,精確無誤的時(shí)間永遠(yuǎn)是關(guān)鍵。如果性能略微不良的陶瓷諧振器時(shí)基或低性能的硅振蕩器不能滿足你的需求,那么可以從整個(gè)石英技術(shù)系列產(chǎn)品中選擇一款器件。為Silicon Labs公司的高性能硅振蕩器和SiTime與Discera的MEMS振蕩器增加了這些選擇后,你會(huì)看到振蕩器的選擇非常關(guān)鍵。要了解所有的權(quán)衡因素,包括精度、功耗、抖動(dòng)和可編程能力,以及任何擴(kuò)頻需求。要記住,如果你未能通過FCC測(cè)試,為電源或系統(tǒng)時(shí)鐘選擇一種擴(kuò)頻振蕩器總是可取的方法。這種情況總是出現(xiàn)在最糟不過的時(shí)候:正當(dāng)你準(zhǔn)備好交付產(chǎn)品時(shí),擁有一款可替代固定振蕩器的高級(jí)品總是一個(gè)很好的保險(xiǎn)措施。經(jīng)過對(duì)所有這些因素的權(quán)衡,并明白它們?nèi)绾闻c應(yīng)用需求相匹配,選擇振蕩器就應(yīng)成為一種明明白白的工作。