振蕩器(XO)是一種利用諧振器和振蕩電路生成時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)，除標準振蕩器之外，還可以將獨特功能添加到XO中構(gòu)成特殊振蕩器，如SSXO(擴頻振蕩器)或VCXO(壓控振蕩器)和DCXO(數(shù)控振蕩器)。高精度振蕩器包括 TCXO(溫度補償振蕩器)，一般穩(wěn)定性為 ±0.1至 ±5 ppm以及OCXO。
SiTime推出MEMS時序解決方案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序解決方案，解決5G基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的關(guān)鍵時序挑戰(zhàn)。借助Emerald平臺，運營商能夠在惡劣環(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：“時序可能是5G系統(tǒng)中最大的潛在故障點，并可能影響性能、可靠性和營收。5G 時序?qū)ο到y(tǒng)OEM廠商來說是一個復(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在時序中提供頂級性能，是所有通信網(wǎng)絡(luò)可靠運行的關(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、減少正常運行時間，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：“隨著移動運營商逐漸進入5G和邊緣計算領(lǐng)域，他們需要在無線電設(shè)備上實現(xiàn)更嚴格的時間同步，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)在計算、核心網(wǎng)絡(luò)和無線電將被整合到一個系統(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。這種部署架構(gòu)上的改變需要新思路，也要對MEMS時序技術(shù)和石英時序技術(shù)的各自優(yōu)勢進行評估?！?/p>
SiTime首席執(zhí)行官Rajesh Vashist繼續(xù)說道：“我們獨有的系統(tǒng)方法正助力SiTime在10000名客戶的200個應(yīng)用中取得成功。例如，我們的產(chǎn)品總能實現(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)知識來進一步加強我們在價值15億美元的網(wǎng)絡(luò)和電信時序市場中的領(lǐng)先地位?！?/p>
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\行。一大難題是OCXO的電路板布局，OCXO 在布局時需要遠離壓力因素，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)計人員也嘗試使用專門的塑封型OCXO蓋進行熱隔離，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、縮短開發(fā)時間、加速營收，同時提升系統(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，確保客戶能為自己的應(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\行。一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)是OCXO的基板定位，需要遠離干擾源，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)計人員還需要使用特殊的OCXO塑料蓋進行隔熱，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、縮短開發(fā)時間、加快收入，同時提高系統(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。