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高精度时钟市场还有没有石英的一席之地?

2016-10-24 16:41:00 邵乐峰 阅读:
受到网络密致化(network densification)趋势的影响,越来越多的设备被部署在地下室、路边、屋顶及电线杆等不受控环境中,这些系统中的高精度时钟元件必须要能在高温、热震荡、振动以及不可预期的气流下持续运行
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受到网络密致化(network densification)趋势的影响,越来越多的设备被部署在地下室、路边、屋顶及电线杆等不受控环境中,这些系统中的高精度时钟元件必须要能在高温、热震荡、振动以及不可预期的气流下持续运行。因此,不少服务提供商开始担心石英技术是否能应对这样的挑战。

作为在硅时钟市场占据90%以上份额的厂商,SiTime近期推出了基于MEMS技术的全新产品Elite Platform,包含Super-TCXO(温度补偿型振荡器)和多款振荡器,用来解决电信与网络设备存在已久的时钟问题。其应用目标市场锁定为对高精密频率技术有迫切需求的基础设施市场,如同步以太网络、光纤、小型基站、基站、电缆调制解调器终端系统与影音视频、智能电网、云端服务器、工业用GPS和仪器仪表等。

“频率稳定性、抖动和艾伦偏差是时钟产品最具代表性的三个技术指标。凭借多年的技术研发,SiTime将稳定度在10年内提升了250倍,抖动问题改善了800倍,无线构架的艾伦偏差提升了3万倍,有力的回击了对手的质疑。”SiTime营销执行副总裁Piyush Sevalia说。
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稳定度在10年内提升了250倍

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抖动问题在10年内改善了800倍

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无线构架的艾伦偏差在10年内提升了3万倍

他进一步解释称,网络致密化趋势要求频率技术必须有所创新。由于动态频率性能对连网、服务器、存储与电信公司(NSST)来说相当重要,而Elite超级温补振荡器的稳定度又远远高于石英温补晶体的稳定度,这样,当遭遇气流、温度快速变化时,Elite超级温补振荡器仍可维持性能;部署于立式高架、路边时可免受振动影响。此外,还支持105℃ 温度的户外环境,并可将电磁干扰(EMI)等噪声源的影响降至最低。

DualMEMS架构搭配TurboCompensation技术,是帮助Elite Platform实现三大高性能的根本保证:第一,坚固耐用、可靠且经过验证的TempFlat MEMS能消除频率扰动(activity dip),振动免疫力也比石英高出30倍;第二,100%准确热耦合的DualMEMS温度检测,因此温度跟踪快了40倍,可确保气流与快速温度变化条件下的最佳性能;第三,高度集成的混合信号电路,搭配片上内置稳压器、时间至数字转换器(TDC)以及低噪声锁相环回路(PLL),对电源噪声的免疫力提高了5倍,温度分辨率达30uK,是石英10倍之多,且支持1-700MHz之间的所有频率。

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从图中可以看出,DualMEMS架构中配备了两个谐振器,一个作为真正的频率谐振器,一个作为温度传感器,因为两者在同一个位置,温度传感器可以快速检测温度变化,因此可以快速做温度补偿,工作频率350Hz,补偿速度是传统石英晶体的40倍。除了温补性能的改善,SiTime还增加了针对系统工程师未来需要的功能,如将外部要加的电源管理器整合到IC内部,增加了I2C或者SPI串口,系统工程师可以通过串口直接做数字化编程。

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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