【導(dǎo)讀】隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子電路對器件的要求也越來越嚴(yán)格。片式化、小型化、低成本化是電子電路對現(xiàn)在電子器件的要求，所以越來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，那么晶振毫無質(zhì)疑就是心臟。同樣，電路對晶振的要求也如同一個人對心臟的要求一樣，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，這主要是因為石英的壓電效應(yīng)。除此之外，石英的易生長、易切割也是很重要的原因之一。目前全世界在人工生長的單晶石英，一年的產(chǎn)量約是3000萬噸，僅次于硅。
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子電路對器件的要求也越來越嚴(yán)格。片式化、小型化、低成本化是電子電路對現(xiàn)在電子器件的要求，所以越來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、從日悉廠商購買基座、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)行填充氮氣密封（如下圖）。數(shù)十道復(fù)雜的工序及大量的人工參與，則對石英工廠的生產(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、應(yīng)急交貨困難等缺點。
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樣品階段的產(chǎn)品進(jìn)行逐顆調(diào)試補(bǔ)償，卻無法對量產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行逐顆調(diào)試補(bǔ)償。所以，我們實際應(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。切割打磨成一個很薄的石英晶片之后，會更加容易因輕微的震動而損壞。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打件過程中損壞。
存在漏氣風(fēng)險。
為提高石英晶振的頻率穩(wěn)定度，需要對石英晶片做鍍銀處理。封裝的時候需要填充氮氣密封。而此有可能會因震動或者密封不良造成漏氣現(xiàn)象。最嚴(yán)重的問題在于是否漏氣是無法檢測的。這就好比一個被扎了的自行車胎。由于開始比較小，你沒有發(fā)現(xiàn)。但當(dāng)你真正在路上的時候，他卻越來越嚴(yán)重。而此現(xiàn)象有可能發(fā)生在出廠檢測、有可能發(fā)生在客戶產(chǎn)品生產(chǎn)線、還有可能會發(fā)生在消費市場應(yīng)用中。
應(yīng)急交貨困難。
石英工廠會嚴(yán)格控制庫存，筆者曾經(jīng)訪問過國內(nèi)某知名石英工廠，其管理人員表示當(dāng)某一頻點成品庫存超過2K時，就會強(qiáng)制銷售清掉庫存。所以在工廠沒有備貨的情況下，從客戶下單開始，石英工廠需進(jìn)行切割晶片、購買基座與起振晶片。生產(chǎn)、老化、測試到交貨，最少需要6-12周的時間。所以無法滿足客戶的應(yīng)急需求。
除此之外，石英工廠還存在非常規(guī)頻點無法及時提供樣品、一家石英工廠無法滿足
客戶的多頻點供貨。極易造成同行調(diào)貨或客戶增加供應(yīng)商的麻煩。而這些都對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。
對于晶振硅化的研究從60年代就開始，SiTime公司的董事長、CEO和共同創(chuàng)始人Kurt Petersen博士1976年就在IBM開始研究MEMS諧振器。至今Sitime的MEMS硅晶振已經(jīng)累計出貨超30億PCS。被廣泛的用于消費、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化的半導(dǎo)體工藝，內(nèi)部兩個晶片（一個是MEMS諧振晶片、一個是具有溫補(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化的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝，相較石英晶振有以下優(yōu)勢：
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)、無漏氣風(fēng)險。
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的損壞，也不存在漏氣問題。產(chǎn)品不良率每百萬顆小于0.45顆。
可編程（僅限一次）。
可使用專門的編程設(shè)備透過對內(nèi)部的OTP Memory進(jìn)行編程，來實現(xiàn)頻率、電壓、精度等相關(guān)參數(shù)的控制。可快速供樣，極大的滿足了客戶縮短研發(fā)周期的需求。
應(yīng)急交貨簡單。
加工工廠會提前備有大量的MEMS諧振晶片及CMOS晶片，當(dāng)有客戶需求的時候僅需要進(jìn)行簡單的封裝測試就可交貨，大大縮短了交貨周期。同時，代理商也會備大量未燒錄的空白片，對于緊急中小批量應(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的一級代理商，同時是Sitime在中國區(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。專門負(fù)責(zé)中國區(qū)中小客戶的技術(shù)支持、樣品供應(yīng)、中小批量供應(yīng)。
同時晶圓電子是一家成立十年的半導(dǎo)體器件分銷商，有專業(yè)的產(chǎn)品線團(tuán)隊、銷售團(tuán)隊。主營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)于越來越多的中小客戶。
