在電子設備中，一些應用需要高度穩(wěn)定的交流信號，對頻率的精確控制十分關鍵。傳統(tǒng)上，LC振蕩器被廣泛用于生成這樣的信號。然而，LC振蕩器的穩(wěn)定性較差，容易受到環(huán)境溫度、電源變化等因素的影響，導致頻率漂移。為了解決這一問題，發(fā)展出了一種基于石英晶體的振蕩器，即晶體振蕩器，可以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的信號。但奇怪的是，盡管現(xiàn)代芯片制造技術已經(jīng)非常先進，但我們很少見到晶振被內(nèi)置到芯片中的情況。那么，為什么晶振沒有內(nèi)置到芯片中呢?
實用性和成本
首先，在過去的幾十年里，芯片制作工藝可能還無法將晶振直接集成到芯片的內(nèi)部。然而，隨著技術的進步，現(xiàn)代的芯片制造工藝已經(jīng)可以實現(xiàn)晶振的內(nèi)置。那么，為什么不這樣做呢?
一方面，有些應用并不需要非常高度穩(wěn)定的信號頻率，對于這些應用來說，內(nèi)置晶振會增加成本，而且沒有太多的實際效益。另一方面，即使應用需要高度穩(wěn)定的信號頻率，外部的晶振也可以通過封裝在芯片旁邊或者與芯片相連的方式來提供。
材料限制和成本考慮
芯片的主要材料是硅，而晶體振蕩器使用的是石英晶體。這兩種材料無法直接結合在一起，但可以通過封裝在一起的方式解決。然而，這樣做會增加成本和復雜性，因為封裝過程需要額外的工序和材料。
此外，石英晶體的制造成本相對較高，如果將晶振直接內(nèi)置到每個芯片中，無論應用需要多大的精確性和穩(wěn)定性，都會增加芯片的成本。相比之下，將晶振作為一個獨立的元件，可以根據(jù)具體需求選擇合適的晶振，更經(jīng)濟實惠。
頻率靈活性和電路設計
將晶振內(nèi)置到芯片中會限制其頻率。一旦內(nèi)置，頻率就固定不變，無法更換晶振以提供不同的頻率。然而，將晶振放在芯片外部，可以根據(jù)需要自由選擇不同頻率的晶振。這對于一些應用來說非常重要，比如需要在不同頻率下運行的系統(tǒng)或者需要頻率可調(diào)的系統(tǒng)。
此外，將晶振作為獨立的元件，可以簡化芯片的電路設計和布局。在芯片設計中，需要考慮到與晶振相關的布線和引腳，以確保信號的傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性。而將晶振作為一個獨立的元件，可以讓芯片的設計更加靈活，布局更加緊湊。
盡管技術已經(jīng)允許晶振內(nèi)置到芯片中，但實際上，由于實用性、成本、材料限制以及頻率靈活性等因素的權衡，晶振仍然很少內(nèi)置到芯片中。與其內(nèi)置晶振，現(xiàn)代芯片更傾向于提供豐富的時鐘和頻率控制選項，以滿足不同應用的需求。通過外部晶振的使用，我們可以根據(jù)需要選擇合適的頻率，并保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性。因此，晶振沒有內(nèi)置到芯片中并不意味著技術的不足，而是一種基于實際需求和成本效益的選擇。
原因1、早些年，芯片的生產(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M芯片內(nèi)部，但是現(xiàn)在可以了。這個問題主要還是實用性和成本決定的。
原因2、芯片和晶振的材料是不同的，芯片 (集成電路) 的材料是硅，而晶體則是石英 (二氧化硅)，沒法做在一起，但是可以封裝在一起，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)了，但是成本就比較高了。
原因3、晶振一旦封裝進芯片內(nèi)部, 頻率也固定死了，想再更換頻率的話，基本也是不可能的了，而放在外面, 就可以自由的更換晶振來給芯片提供不同的頻率。有人說，芯片內(nèi)部有 PLL，管它晶振頻率是多少，用 PLL 倍頻/分頻不就可以了，那么這有回到成本的問題上來了，100M 的晶振集成到芯片里, 但我用不了那么高的頻率，我只想用 10M 的頻率, 那我為何要去買你集成了 100M 晶振的芯片呢, 又貴又浪費。
我們通常所說的 "片內(nèi)時鐘", 是不是實際上片內(nèi)根本沒有晶振, 是有RC 振蕩電路。
由圖可以看出系統(tǒng)時鐘的供給可以有3種方式，HSI，HSE，PLL。如果選用內(nèi)部時鐘作為系統(tǒng)時鐘，其倍頻達不到72Mhz，最多也就8Mhz/2*16 = 64Mhz。
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