【導(dǎo)讀】隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子電路對(duì)器件的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。片式化、小型化、低成本化是電子電路對(duì)現(xiàn)在電子器件的要求，所以越來(lái)越多的非硅型器件也正在逐漸的向硅轉(zhuǎn)化。本文將用一篇文章來(lái)幫你了解MEMS硅晶振。
如果把CPU比作是電路的大腦的話，那么晶振毫無(wú)質(zhì)疑就是心臟。同樣，電路對(duì)晶振的要求也如同一個(gè)人對(duì)心臟的要求一樣，最最需要的就是穩(wěn)定。目前晶振的主要加工材料還是石英，這主要是因?yàn)槭⒌膲弘娦?yīng)。除此之外，石英的易生長(zhǎng)、易切割也是很重要的原因之一。目前全世界在人工生長(zhǎng)的單晶石英，一年的產(chǎn)量約是3000萬(wàn)噸，僅次于硅。
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子電路對(duì)器件的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。片式化、小型化、低成本化是電子電路對(duì)現(xiàn)在電子器件的要求，所以越來(lái)越多的非硅型器件也正在逐漸的向硅轉(zhuǎn)化。
一般而言，石英工廠所做的工作是石英切割、從日悉廠商購(gòu)買(mǎi)基座、起振晶片。用特殊導(dǎo)電膠將石英及晶片黏帖在陶瓷基座上。并進(jìn)行填充氮?dú)饷芊猓ㄈ缦聢D）。數(shù)十道復(fù)雜的工序及大量的人工參與，則對(duì)石英工廠的生產(chǎn)品質(zhì)管理有著極為嚴(yán)格的要求。而這也是品牌與非品牌石英晶振成本差別較大的重要原因。一般大廠如EPSON、TXC、KDS、唐山晶源等對(duì)品質(zhì)工藝的管理較高，而產(chǎn)品的成本也一直居高不下。
除此之外，石英晶振還存在高低溫穩(wěn)定度差、抗震性差、存在漏氣停振風(fēng)險(xiǎn)、應(yīng)急交貨困難等缺點(diǎn)。
高低溫穩(wěn)定度差。
石英本身的溫度特性曲線是非線性的。這就表示每一顆晶振的頻率穩(wěn)定度與溫度的關(guān)系都是不一樣的。一般石英工廠可以對(duì)樣品階段的產(chǎn)品進(jìn)行逐顆調(diào)試補(bǔ)償，卻無(wú)法對(duì)量產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行逐顆調(diào)試補(bǔ)償。所以，我們實(shí)際應(yīng)用的批量石英產(chǎn)品，高低溫性能表現(xiàn)不一致，甚至經(jīng)常有高溫或低溫不起振現(xiàn)象。
抗震性能差。
石英本身是屬于易碎、怕摔產(chǎn)品。切割打磨成一個(gè)很薄的石英晶片之后，會(huì)更加容易因輕微的震動(dòng)而損壞。這就如同一面紙片厚度的玻璃，其抗震性不言而喻。所以，石英晶振很容易在運(yùn)輸或SMT打件過(guò)程中損壞。
存在漏氣風(fēng)險(xiǎn)。
為提高石英晶振的頻率穩(wěn)定度，需要對(duì)石英晶片做鍍銀處理。封裝的時(shí)候需要填充氮?dú)饷芊?。而此有可能?huì)因震動(dòng)或者密封不良造成漏氣現(xiàn)象。最嚴(yán)重的問(wèn)題在于是否漏氣是無(wú)法檢測(cè)的。這就好比一個(gè)被扎了的自行車(chē)胎。由于開(kāi)始比較小，你沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。但當(dāng)你真正在路上的時(shí)候，他卻越來(lái)越嚴(yán)重。而此現(xiàn)象有可能發(fā)生在出廠檢測(cè)、有可能發(fā)生在客戶產(chǎn)品生產(chǎn)線、還有可能會(huì)發(fā)生在消費(fèi)市場(chǎng)應(yīng)用中。
應(yīng)急交貨困難。
石英工廠會(huì)嚴(yán)格控制庫(kù)存，筆者曾經(jīng)訪問(wèn)過(guò)國(guó)內(nèi)某知名石英工廠，其管理人員表示當(dāng)某一頻點(diǎn)成品庫(kù)存超過(guò)2K時(shí)，就會(huì)強(qiáng)制銷(xiāo)售清掉庫(kù)存。所以在工廠沒(méi)有備貨的情況下，從客戶下單開(kāi)始，石英工廠需進(jìn)行切割晶片、購(gòu)買(mǎi)基座與起振晶片。生產(chǎn)、老化、測(cè)試到交貨，最少需要6-12周的時(shí)間。所以無(wú)法滿足客戶的應(yīng)急需求。
除此之外，石英工廠還存在非常規(guī)頻點(diǎn)無(wú)法及時(shí)提供樣品、一家石英工廠無(wú)法滿足
客戶的多頻點(diǎn)供貨。極易造成同行調(diào)貨或客戶增加供應(yīng)商的麻煩。而這些都對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。
對(duì)于晶振硅化的研究從60年代就開(kāi)始，SiTime公司的董事長(zhǎng)、CEO和共同創(chuàng)始人Kurt Petersen博士1976年就在IBM開(kāi)始研究MEMS諧振器。至今Sitime的MEMS硅晶振已經(jīng)累計(jì)出貨超30億PCS。被廣泛的用于消費(fèi)、醫(yī)療、工控、通信、軍工等各行各業(yè)。
MEMS硅晶振由于采用全自動(dòng)化的半導(dǎo)體工藝，內(nèi)部?jī)蓚€(gè)晶片（一個(gè)是MEMS諧振晶片、一個(gè)是具有溫補(bǔ)功能的鎖相環(huán)CMOS電路）采用MCM封裝在一起。
Sitime MEMS硅晶振由于采用全自動(dòng)化的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝，相較石英晶振有以下優(yōu)勢(shì)：
高低溫性能表現(xiàn)一致，品質(zhì)一致性好。
由于硅本身的溫度特性曲線是線性的，所以在內(nèi)部的CMOS晶片里面含有溫度補(bǔ)償電路。保證了全溫范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定性。同時(shí)由于生產(chǎn)是采用完全的半導(dǎo)體工藝，保證了量產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)一致性。
抗震性能強(qiáng)、無(wú)漏氣風(fēng)險(xiǎn)。
由于是一顆真真正正的IC產(chǎn)品，所以不存在運(yùn)輸中的磕碰及上線打件時(shí)的損壞，也不存在漏氣問(wèn)題。產(chǎn)品不良率每百萬(wàn)顆小于0.45顆。
可編程（僅限一次）。
可使用專(zhuān)門(mén)的編程設(shè)備透過(guò)對(duì)內(nèi)部的OTP Memory進(jìn)行編程，來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率、電壓、精度等相關(guān)參數(shù)的控制?？煽焖俟?，極大的滿足了客戶縮短研發(fā)周期的需求。
應(yīng)急交貨簡(jiǎn)單。
加工工廠會(huì)提前備有大量的MEMS諧振晶片及CMOS晶片，當(dāng)有客戶需求的時(shí)候僅需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的封裝測(cè)試就可交貨，大大縮短了交貨周期。同時(shí)，代理商也會(huì)備大量未燒錄的空白片，對(duì)于緊急中小批量應(yīng)用，可直接編程出貨。全部為現(xiàn)貨供應(yīng)。
晶圓電子做為Sitime的一級(jí)代理商，同時(shí)是Sitime在中國(guó)區(qū)唯一的戰(zhàn)略合作伙伴，與Sitime共同籌建了Sitime大中華區(qū)樣品中心。專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)中國(guó)區(qū)中小客戶的技術(shù)支持、樣品供應(yīng)、中小批量供應(yīng)。
同時(shí)晶圓電子是一家成立十年的半導(dǎo)體器件分銷(xiāo)商，有專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)品線團(tuán)隊(duì)、銷(xiāo)售團(tuán)隊(duì)。主營(yíng)ADI、ONSEMI、ATMEL、Molex、Omron等品牌。目前晶圓電子除半導(dǎo)體事業(yè)部外，又投資籌建了PCB制版事業(yè)部、OEM焊接事業(yè)部。真正的全方面一體化服務(wù)于越來(lái)越多的中小客戶。
