振蕩器(XO)是一種利用諧振器和振蕩電路生成時(shí)鐘信號的有源電子器件,，在不同地區(qū)，XO也稱為OSC和SPXO,。由于時(shí)鐘信號需要穩(wěn)定,，因此頻率穩(wěn)定性是振蕩器性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，即頻率隨溫度的變化,。XO一般頻率穩(wěn)定性在 ±10至 ±100 ppm之間 (百萬分率),，除標(biāo)準(zhǔn)振蕩器之外，還可以將獨(dú)特功能添加到XO中構(gòu)成特殊振蕩器,，如SSXO(擴(kuò)頻振蕩器)或VCXO(壓控振蕩器)和DCXO(數(shù)控振蕩器),。高精度振蕩器包括 TCXO(溫度補(bǔ)償振蕩器)，一般穩(wěn)定性為 ±0.1至 ±5 ppm以及OCXO,。
SiTime推出MEMS時(shí)序解決方案Emerald平臺
2018年11月5日,，加利福尼亞州圣克拉拉—MEMS 時(shí)序領(lǐng)域的領(lǐng)先提供商SiTime公司今天宣布推出Emerald Platform?，這是一款革命性的高精度時(shí)序解決方案,，解決5G基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的關(guān)鍵時(shí)序挑戰(zhàn),。借助Emerald平臺，運(yùn)營商能夠在惡劣環(huán)境下部署5G設(shè)備，并可靠地提供任務(wù)關(guān)鍵型服務(wù),。
SiTime首席執(zhí)行官Rajesh Vashist表示：“時(shí)序可能是5G系統(tǒng)中最大的潛在故障點(diǎn),，并可能影響性能、可靠性和營收,。5G 時(shí)序?qū)ο到y(tǒng)OEM廠商來說是一個(gè)復(fù)雜的挑戰(zhàn),，因此需要一種新的方法，那就是超越目前使用的傳統(tǒng)的組件級方法,。為了解決這一大挑戰(zhàn),，SiTime率先采用系統(tǒng)方法Emerald，幫助我們的客戶實(shí)現(xiàn)最高水平的性能和能力,。通過將SiTime革命性的MEMS與可編程模擬,、創(chuàng)新型封裝和高性能算法相結(jié)合，我們創(chuàng)造了一種全新的解決方案,，與目前提供的解決方案相比,，其性能提升高達(dá)20倍?！?/p>
據(jù)悉,，SiTime的Emerald平臺是業(yè)界首款MEMS恒溫振蕩器 (OCXO)。OCXO在時(shí)序中提供頂級性能,，是所有通信網(wǎng)絡(luò)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵,。然而，基于石英的 OCXO對諸如振動,、溫度變化和沖擊等環(huán)境壓力因素極為敏感,，這會降低網(wǎng)絡(luò)性能、減少正常運(yùn)行時(shí)間,，并影響任務(wù)關(guān)鍵型服務(wù),，如自動駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)。SiTime的Emerald OCXO解決了上述難題,。
Mobile Experts公司首席分析師Joe Madden解釋道：“隨著移動運(yùn)營商逐漸進(jìn)入5G和邊緣計(jì)算領(lǐng)域，他們需要在無線電設(shè)備上實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的時(shí)間同步,，這就需要使用OCXO,。在5G之前，OCXO部署在良好受控的環(huán)境中?，F(xiàn)在計(jì)算,、核心網(wǎng)絡(luò)和無線電將被整合到一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)并有可能被部署到諸如塔樓、屋頂或燈柱等非受控環(huán)境中,。在這樣的環(huán)境中,，OCXO將承受振動和極端溫度帶來的考驗(yàn)。這種部署架構(gòu)上的改變需要新思路，也要對MEMS時(shí)序技術(shù)和石英時(shí)序技術(shù)的各自優(yōu)勢進(jìn)行評估,?！?/p>
SiTime首席執(zhí)行官Rajesh Vashist繼續(xù)說道：“我們獨(dú)有的系統(tǒng)方法正助力SiTime在10000名客戶的200個(gè)應(yīng)用中取得成功。例如,，我們的產(chǎn)品總能實(shí)現(xiàn)可編程性,，這有助于在短短的交貨周期內(nèi)確保100%的可用性。我們創(chuàng)新的溫度補(bǔ)償算法,，結(jié)合我們的MEMS和模擬組件,，確保5G設(shè)備可以部署在任何環(huán)境中的任何地方。展望未來,，我們將繼續(xù)使用我們的系統(tǒng)專業(yè)知識來進(jìn)一步加強(qiáng)我們在價(jià)值15億美元的網(wǎng)絡(luò)和電信時(shí)序市場中的領(lǐng)先地位,。”
Emerald平臺能解決哪些難題,？
1,、解決石英OCXO的可用性難題
鑒于傳統(tǒng)石英OCXO的敏感性，客戶必須采取大量預(yù)防措施以確?？煽窟\(yùn)行,。一大難題是OCXO的電路板布局，OCXO 在布局時(shí)需要遠(yuǎn)離壓力因素,，例如熱量和氣流誘發(fā)的熱沖擊,，這樣會導(dǎo)致布線復(fù)雜性增加和潛在的信號完整性問題。
此外,，設(shè)計(jì)人員也嘗試使用專門的塑封型OCXO蓋進(jìn)行熱隔離,，但這會增加制造步驟和生產(chǎn)復(fù)雜性。Emerald MEMS OCXO消除了所有這些問題：它們簡化設(shè)計(jì),、縮短開發(fā)時(shí)間,、加速營收，同時(shí)提升系統(tǒng)性能,。
2,、通過可編程性提供靈活性
傳統(tǒng)石英OCXO是從頭定制的產(chǎn)品。它們在特性的可用性方面存在嚴(yán)重限制,，例如頻率,、輸出類型、工作溫度和系統(tǒng)內(nèi)控制,。SiTime的Emerald平臺 MEMS OCXO則沒有這些限制,。通過使用可編程模擬架構(gòu)，Emerald OCXO可提供1到220MHz范圍內(nèi)任意頻率,，確?？蛻裟転樽约旱膽?yīng)用選擇最佳頻率,。此外，該器件還提供LVCMOS和限幅正弦波兩種輸出類型,，以實(shí)現(xiàn)最佳板性能,。
在不久的將來，Emerald OCXO將提供更廣闊的工作溫度范圍（-40到+95°C,，-40到+105°C）和用于系統(tǒng)內(nèi)編程的I2C串行接口,。
Emerald可解決石英OCXO的可用性難題
由于傳統(tǒng)石英OCXO的敏感性，客戶必須采取大量預(yù)防措施確?？煽窟\(yùn)行,。一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是OCXO的基板定位，需要遠(yuǎn)離干擾源,，如熱量和氣流引起的熱震蕩,。這種情況會加大路由復(fù)雜性和潛在的信號完整性問題。設(shè)計(jì)人員還需要使用特殊的OCXO塑料蓋進(jìn)行隔熱,，從而增加了工藝步驟和生產(chǎn)復(fù)雜性,。Emerald MEMS OCXO消除所有這些問題，有助于簡化設(shè)計(jì),、縮短開發(fā)時(shí)間,、加快收入，同時(shí)提高系統(tǒng)性能,。
在MEMS問世之前,，石英是振蕩器使用的主要技術(shù)。SAW (表面聲波)也主要用于高頻低抖動振蕩器,。SiTime在商品化MEMS振蕩器市場中占有領(lǐng)先地位,，2007年以來，MEMS振蕩器出貨量已突破10億大關(guān),。MEMS 技術(shù)現(xiàn)在廣泛用于各種振蕩器,，包括超低功耗kHz XO、超低抖動差分 XO,、系統(tǒng)可編程XO,，以及超穩(wěn)定TCXO和OCXO。
Emerald平臺SiT5711 OCXO和 SiT5712 OCXO的主要規(guī)格
1,、所有對比都是相對于基于石英的Stratum 3E OCXO,；
2、在有氣流和熱沖擊的情況下性能提升10倍,；
3、ΔF/ΔT動態(tài)穩(wěn)定性：±50ppt/°C典型（ppt = 兆分之一）,；
4,、阿倫方差 (ADEV)：有氣流情況下2e-11；
5、無與倫比的易用性,；
6,、PCB布局不受限；
7,、熱隔離無需機(jī)械屏蔽,；
8、片上穩(wěn)壓器,，無需外部LDO或鐵氧體磁珠,；
9、耐潮濕,；
10,、尺寸：9 x 7mm，縮小75%,。提供匹配常規(guī)OCXO尺寸的適配器板,；
11、高度：6.5mm,，厚度減小40%,，消除機(jī)架系統(tǒng)中的障礙因素；
12,、抗振性提高20倍,，理想適用于戶外燈桿安裝設(shè)備；
13,、抗麥克風(fēng)效應(yīng),、抗板彎折效應(yīng)，理想適用于大型電信PCB,。
目前支持-40到+85°C溫度范圍,，不久將支持-40到+95°C和-40到+105°C溫度范圍。唯一一款可編程OCXO平臺,，支持1到220MHz間的任意頻率,，支持LVCMOS/限幅正弦波輸出。半導(dǎo)體級質(zhì)量與可靠性以及批量間一致性,。
據(jù)了解,，SiTime公司現(xiàn)為符合條件的客戶提供Emerald MEMS OCXO SiT5711/12樣品，將于2019年2季度正式投產(chǎn),，并通過Digi-Key和Mouser等目錄分銷商供貨,。