突破諸多制約 硅MEMS晶振加速取代石英晶振

傳統(tǒng)的石英晶振正在被硅MEMS器件取代，硅時(shí)鐘器件憑借標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝和可高量產(chǎn)的塑殼封裝技術(shù)，使得時(shí)鐘晶振器件的交貨周期和供貨發(fā)生革命性變化，美國(guó)SiTime公司續(xù)推出高端的硅MEMS后，日前已針對(duì)巨量的手機(jī)市場(chǎng)推出可量的32kHz硅晶振，將改變供應(yīng)格局。

傳統(tǒng)的石英晶振正在被硅器件取代，硅MEMS時(shí)鐘器件憑借標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝和可高量產(chǎn)的塑殼封裝技術(shù)，使得時(shí)鐘晶振器件的交貨周期和供貨能力發(fā)生革命性變化，并且，尺寸也縮小70%以上，更宜集成。美國(guó)SiTime公司續(xù)推出針對(duì)系統(tǒng)設(shè)備、工業(yè)控制和消費(fèi)電子的高端硅MEMS后，日前又針對(duì)巨量的智能手機(jī)市場(chǎng)推出可量產(chǎn)的32kHz硅MEMS振蕩器。“SiTime日前占據(jù)全球硅MEMS時(shí)鐘市場(chǎng)80%份額，量產(chǎn)出貨已超過1.5億顆芯片。”該公司執(zhí)行副總裁Piyush Sevalia表示，“手機(jī)這一市場(chǎng)對(duì)供貨、尺寸和功耗等要求更高，正是硅MEMS的優(yōu)勢(shì)。SiTime的所有產(chǎn)品都是可編程的，這樣，我們的40個(gè)核心產(chǎn)品，覆蓋了20萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品料號(hào)，解決方案均可這客戶量身定制，具有非常強(qiáng)的靈活性。”

SiTime的硅MEMS時(shí)種器件由低功耗MEMS與可編程的模擬電路集成(如下圖)，采用完全的硅制程工藝。由Tower-Jazz提供晶園、Bosch提供MEMS、TSMC提供硅制程代工，而封裝也是最主流的ASE、Cersem和UTAC。所以，相比石英晶振中80%的陶瓷封裝材料都控制在一家供應(yīng)商來(lái)說，供應(yīng)更能保證。“石英到硅MEMS的過渡將類似于真空管到集成電路、膠片相機(jī)到數(shù)碼相機(jī)、以及正在發(fā)生的HDD到SSD的革命。”Piyush Sevalia稱。

不與中國(guó)本土低價(jià)晶振爭(zhēng)市場(chǎng)

此次推出的32kHz振蕩器SiT15xx比起同級(jí)的晶振產(chǎn)品解決方案在體積上縮小了84%，而功耗則下降了50%，這些優(yōu)勢(shì)使其可取代現(xiàn)行各類設(shè)備中的傳統(tǒng)晶振產(chǎn)品及共振器，包括智能手機(jī)、平板電腦、WiFi和4G數(shù)據(jù)卡等，此外，各種醫(yī)療健身器件和目前非常熱門的各種智能配帶式產(chǎn)品如智能手表、智能眼鏡等等也非常適合用硅MEMS時(shí)鐘振蕩器。“由于它可以支持到1.2V-3.6V電壓，所以可以適用于使用紐扣電池和超級(jí)電容備用電池的各種智能終端應(yīng)用。”Piyush Sevalia解釋。

此次推出的32kHz振蕩器SiT15xx是針對(duì)目前巨量的手機(jī)市場(chǎng)，但是由于32kHz晶振需求巨大，產(chǎn)品成熟，已有很多中國(guó)本土的廠商在提供此產(chǎn)品，且價(jià)格也是一度被壓到虧損賣的狀況。SiTime進(jìn)來(lái)還有市場(chǎng)嗎?對(duì)此，該公司執(zhí)行副總裁Piyush Sevalia解釋：“我們要進(jìn)入的是高端小尺寸32khz晶振市場(chǎng)，我們的產(chǎn)品是要替代8mm2(2.0x1.2mm)和5mm2(1.6x1.0mm)的市場(chǎng)(如下圖)，而對(duì)于低端的大尺寸14mm2(3.2x1.5mm)的市場(chǎng)，不是我們的目標(biāo)，中國(guó)大陸的供應(yīng)商主要是供此尺寸的產(chǎn)品。對(duì)于前二類尺寸，8mm2的供應(yīng)商約十家，而5mm2的供應(yīng)商僅約五家，全是日系廠商，事實(shí)上，5mm2尺寸晶振能批量出貨的廠商目前僅有一家。”而價(jià)格方面，他透露，同傳統(tǒng)的32kHz晶振相比，SiTime的采用塑料封裝的產(chǎn)品要比傳統(tǒng)晶振便宜10-20%，Pin腳也與傳統(tǒng)的2.0x1.2mm硅晶振兼容。如采用CSP封裝(尺寸小至1.2mm2)價(jià)格僅便宜5-10%。

另外，針對(duì)一些基帶芯片廠商比如RDA已將32Khz集成進(jìn)基帶的趨勢(shì)，Piyush Sevalia分析道，雖然BB集成進(jìn)了32khz晶振，但是應(yīng)用處理器AP仍需要配置一顆32kHz晶振。另外，他認(rèn)為BB中集成32Khz的方式原理上是由外面的26Mhz時(shí)鐘來(lái)不斷觸發(fā)的，所以功耗會(huì)很高、特別是待機(jī)時(shí)功耗會(huì)提升幾十倍。這不能滿足現(xiàn)在智能手機(jī)超薄的需求。

并且，Piyush Sevalia解釋，由于SiTime的MEMS振蕩器可編程，可支持1hz-32khz頻率，所以，對(duì)于應(yīng)用處理器AP來(lái)說，在省電模式時(shí)只需要1Hz的頻率，功耗可以做得非常低。