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SiTime推出MEMS时序解决方案Emerald平台,助力运营商部署5G设备

导读: 振荡器(XO)是一种利用谐振器和振荡电路生成时钟信号的有源电子器件,在不同地区,XO也称为OSC和SPXO。由于时钟信号需要稳定,因此频率稳定性是振荡器性能的关键指标之一,即频率随温度的变化。

振荡器(XO)是一种利用谐振器和振荡电路生成时钟信号的有源电子器件,在不同地区,XO也称为OSC和SPXO。由于时钟信号需要稳定,因此频率稳定性是振荡器性能的关键指标之一,即频率随温度的变化。XO一般频率稳定性在 ±10至 ±100 ppm之间 (百万分率),除标准振荡器之外,还可以将独特功能添加到XO中构成特殊振荡器,如SSXO(扩频振荡器)或VCXO(压控振荡器)和DCXO(数控振荡器)。高精度振荡器包括 TCXO(温度补偿振荡器),一般稳定性为 ±0.1至 ±5 ppm以及OCXO。

SiTime推出MEMS时序解决方案Emerald平台

2018年11月5日,加利福尼亚州圣克拉拉—MEMS 时序领域的领先提供商SiTime公司今天宣布推出Emerald Platform?,这是一款革命性的高精度时序解决方案,解决5G基础设施设备的关键时序挑战。借助Emerald平台,运营商能够在恶劣环境下部署5G设备,并可靠地提供任务关键型服务。

SiTime推出MEMS时序解决方案Emerald平台,助力运营商部署5G设备

SiTime首席执行官Rajesh Vashist表示:“时序可能是5G系统中最大的潜在故障点,并可能影响性能、可靠性和营收。5G 时序对系统OEM厂商来说是一个复杂的挑战,因此需要一种新的方法,那就是超越目前使用的传统的组件级方法。为了解决这一大挑战,SiTime率先采用系统方法Emerald,帮助我们的客户实现最高水平的性能和能力。通过将SiTime革命性的MEMS与可编程模拟、创新型封装和高性能算法相结合,我们创造了一种全新的解决方案,与目前提供的解决方案相比,其性能提升高达20倍。”

据悉,SiTime的Emerald平台是业界首款MEMS恒温振荡器 (OCXO)。OCXO在时序中提供顶级性能,是所有通信网络可靠运行的关键。然而,基于石英的 OCXO对诸如振动、温度变化和冲击等环境压力因素极为敏感,这会降低网络性能、减少正常运行时间,并影响任务关键型服务,如自动驾驶辅助系统 (ADAS)。SiTime的Emerald OCXO解决了上述难题。

Mobile Experts公司首席分析师Joe Madden解释道:“随着移动运营商逐渐进入5G和边缘计算领域,他们需要在无线电设备上实现更严格的时间同步,这就需要使用OCXO。在5G之前,OCXO部署在良好受控的环境中。现在计算、核心网络和无线电将被整合到一个系统内并有可能被部署到诸如塔楼、屋顶或灯柱等非受控环境中。在这样的环境中,OCXO将承受振动和极端温度带来的考验。这种部署架构上的改变需要新思路,也要对MEMS时序技术和石英时序技术的各自优势进行评估。”

SiTime首席执行官Rajesh Vashist继续说道:“我们独有的系统方法正助力SiTime在10000名客户的200个应用中取得成功。例如,我们的产品总能实现可编程性,这有助于在短短的交货周期内确保100%的可用性。我们创新的温度补偿算法,结合我们的MEMS和模拟组件,确保5G设备可以部署在任何环境中的任何地方。展望未来,我们将继续使用我们的系统专业知识来进一步加强我们在价值15亿美元的网络和电信时序市场中的领先地位。”

Emerald平台能解决哪些难题?

1、解决石英OCXO的可用性难题

鉴于传统石英OCXO的敏感性,客户必须采取大量预防措施以确保可靠运行。一大难题是OCXO的电路板布局,OCXO 在布局时需要远离压力因素,例如热量和气流诱发的热冲击,这样会导致布线复杂性增加和潜在的信号完整性问题。

此外,设计人员也尝试使用专门的塑封型OCXO盖进行热隔离,但这会增加制造步骤和生产复杂性。Emerald MEMS OCXO消除了所有这些问题:它们简化设计、缩短开发时间、加速营收,同时提升系统性能。

2、通过可编程性提供灵活性

传统石英OCXO是从头定制的产品。它们在特性的可用性方面存在严重限制,例如频率、输出类型、工作温度和系统内控制。SiTime的Emerald平台 MEMS OCXO则没有这些限制。通过使用可编程模拟架构,Emerald OCXO可提供1到220MHz范围内任意频率,确保客户能为自己的应用选择最佳频率。此外,该器件还提供LVCMOS和限幅正弦波两种输出类型,以实现最佳板性能。

在不久的将来,Emerald OCXO将提供更广阔的工作温度范围(-40到+95°C,-40到+105°C)和用于系统内编程的I2C串行接口。

Emerald可解决石英OCXO的可用性难题

由于传统石英OCXO的敏感性,客户必须采取大量预防措施确保可靠运行。一个关键挑战是OCXO的基板定位,需要远离干扰源,如热量和气流引起的热震荡。这种情况会加大路由复杂性和潜在的信号完整性问题。设计人员还需要使用特殊的OCXO塑料盖进行隔热,从而增加了工艺步骤和生产复杂性。Emerald MEMS OCXO消除所有这些问题,有助于简化设计、缩短开发时间、加快收入,同时提高系统性能。

在MEMS问世之前,石英是振荡器使用的主要技术。SAW (表面声波)也主要用于高频低抖动振荡器。SiTime在商品化MEMS振荡器市场中占有领先地位,2007年以来,MEMS振荡器出货量已突破10亿大关。MEMS 技术现在广泛用于各种振荡器,包括超低功耗kHz XO、超低抖动差分 XO、系统可编程XO,以及超稳定TCXO和OCXO。

Emerald平台SiT5711 OCXO和 SiT5712 OCXO的主要规格

1、所有对比都是相对于基于石英的Stratum 3E OCXO;

2、在有气流和热冲击的情况下性能提升10倍;

3、ΔF/ΔT动态稳定性:±50ppt/°C典型(ppt = 兆分之一);

4、阿伦方差 (ADEV):有气流情况下2e-11;

5、无与伦比的易用性;

6、PCB布局不受限;

7、热隔离无需机械屏蔽;

8、片上稳压器,无需外部LDO或铁氧体磁珠;

9、耐潮湿;

10、尺寸:9 x 7mm,缩小75%。提供匹配常规OCXO尺寸的适配器板;

11、高度:6.5mm,厚度减小40%,消除机架系统中的障碍因素;

12、抗振性提高20倍,理想适用于户外灯杆安装设备;

13、抗麦克风效应、抗板弯折效应,理想适用于大型电信PCB。

目前支持-40到+85°C温度范围,不久将支持-40到+95°C和-40到+105°C温度范围。唯一一款可编程OCXO平台,支持1到220MHz间的任意频率,支持LVCMOS/限幅正弦波输出。半导体级质量与可靠性以及批量间一致性。

据了解,SiTime公司现为符合条件的客户提供Emerald MEMS OCXO SiT5711/12样品,将于2019年2季度正式投产,并通过Digi-Key和Mouser等目录分销商供货。

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