MEMS对晶体的挑战.pdfVIP

MEMS 振荡器将对石英晶振构成挑战 作者：周智勇 上网时间:2007 年01 月01 日 在时钟和频率控制领域，传统石英晶体振荡器受到了MEMS振荡器挑战，据In-Stat市场研究报告分析，从 2007 年起，MEMS数字调谐 技术将在手机中获得应用，2008 年MEMS振荡器也将上市。MEMS振荡器上市将给传统石英晶振行业带来哪些挑战？技术和市场发展方 向如何？MEMS振荡器会替代石英晶振吗？ 本文通过采访Sitime、Discera、Ecliptek、深圳英思特晶体电波有限公司、深圳世强电讯有限公司等公司，具体介绍MEMS 振荡器上市 带来的影响。 MEMS 振荡器发展的目标 目前，随着MEMS设计和制造工艺的成熟，可以利用兼容CMOS的工艺和材料在硅晶圆上制造MEMS振荡器。Sitime公司市场营销副总 裁John McDonald表示：“我们计划通过提供兼容CMOS工艺的硅MEMS振荡器产品，来变革整个石英晶体行业，正如晶体管取代了真空 管一样，石英晶体将被硅技术取代。” John McDonald 认为：“MEMS 振荡器发展的目标之一就是通过引脚对引脚的兼容方式，替代石英晶体或振荡器，以降低电子系统成本。” MEMS 振荡器的最早应用领域可能是硬盘驱动器、汽车电子、工业和笔记本制造。 据悉，SiTime 计划通过向消费芯片制造商授权使用其 MEMS 振荡器，从而实现单芯片解决方案，John McDonald 自信道：“我们的技 术可以被所有半导体制造商采用。”Sitime 通过调整调谐叉的几何尺寸，将以往要由多个振荡器提供的多个频率，集成到同一CMOS 晶 圆之中，单一芯片能够根据需要产生不同时基。 MEMS 振荡器可以利用现有硅半导体行业所使用的制造技术和设备，让半导体行业能在代工环境中集成MEMS。Sitime 公司将以MEMS First 技术进入时钟管理器件市场，下一代集成度更高的解决方案将包括 MEMS 振荡器和在同一硅晶圆上制造的超大规模集成电路控制 功能。Sitime 公司已与Jazz 半导体公司合作，将SiTime 公司的MEMS First 工艺与Jazz 半导体公司的0.18 μm 平台相结合，这中间 包括RF CMOS 和SiGe BiCMOS 工艺选项，从而把应用拓展到802.11、蓝牙及其它无线收发器的设计之中。 另外，Discera 公司首席技术官Wan-Thai Hsu 博士表示：“MEMS 振荡器的另一个发展方向就是进入混合信号和RF 应用领域。”Discera 公司通过与Vectron International 公司合作，为电子产品制造商提供基于PureSilicon CMOS MEMS 振荡器的时钟产品。同样不久前， 无晶圆厂IC 设计公司WiSpry 也宣布着手生产基于MEMS 技术的动态可调谐射频集成电路。 WiSpry 创始人兼首席执行官Jeff Hilbert 说：“全集成RF-MEMS 器件将消除多标准、多频段应用中所需要的多个RF 路径，应用于全球 移动电话、移动无线电子系统和无线基站。” WiSpry 的可调谐产品使蜂窝电话和其它无线电设备制造商能够建立跨越整个产品线的标准 化的硬件平台、元器件和参考设计，从而进一步降低系统的成本。 iSuppli 公司中国市场研究总监吴同伟指出，RF 和滤波部分占手机总成本的 3.4%，除了振荡器之外，MEMS 的应用还将渗透到天线开 关、发送/接收声表面波滤波器、RF 收发器的VCTCXO 、32.768KHz 晶体振荡器、微型麦克风和扬声器之中。In-Stat 特约分析师Stephen Cullen 说：“在大多数应用中，MEMS 振荡器的性能堪与传统晶体振荡器相媲美，MEMS 发展的终极目标是将 MEMS 时钟集成到每个 所需要的芯片中。” 因此，取代传统石英振荡器只是CMOS MEMS 振荡器技术一个发展方向。更为重要的意义在于CMOS MEMS 振荡器技术将开启基于 RF MEMS 的RF SoC 时代。 成本挑战和竞争焦点 在未来发展中，MEMS 振荡器面临成本上的挑战。Cullen 说：“虽然MEMS 将在2008 年全面替代蜂窝电话中的石英晶体振荡器，但在 2010 年前不会批量生产，因为MEMS 在体积上满足用户要求的同时，还需要大规模普及应用的过程，克服成本太高的难题。”Gartner Dataquest 半导体工艺专家Dean Freeman 也认为，问题在于“能否生产出和石英晶体一样便宜的MEMS 器件”。 MEMS 振荡器在手机市场的应用演变情况