考量換用新計時供應商的三大關鍵指標

您或許已經注意到，若使用石英計時解決方案，最終都會發生問題。這類元件很容易故障，特別是在高應力運作下。此外，可靠度也不一定是最好。

有個解決方案就是改用 MEMS 計時元件。這類元件沒有石英計時元件所遇到的難題。以下三種指標指出，改用 MEMS 計時元件會比較好。

1.需要更高穩定性

穩定性對計時作業相當重要，而 MEMS 計時解決方案可在每個層面表現出更好的穩定性。

• 頻率穩定性 – SiTime 表示，該公司的 MHz 與 kHz 振盪器在穩定性等級上是典型石英振盪器的兩倍之多 (±10 ppm)，而 Elite Super-TCXO 更可提供 ±0.05 ppm 的優異穩定性。舉 SiTime 的 TempFlat™ MEMS 32 kHz 元件為例，在 25°C (室溫) 下的穩定性低於 10 ppm，在整個工業溫度範圍內則低於 75 ppm 至 100 ppm。另一方面，石英晶體 (XTAL) 在 25°C 下則有 20 ppm 的變化，在溫度範圍內則介於 -160 ppm 至 -200 ppm 。

SiTime 的 32 kHz 振盪器與 32 kHz 石英晶體諧振器的頻率變化比較。(圖片來源：SiTime)

• 無活性驟降或小跳動 – SiTime 的 MEMS 振盪器不會出現這些突然的頻移，不像石英元件容易受此影響而導致系統故障
• 卓越的防老化能力 – 因為 SiTime MEMS 元件經過真空密封，幾乎不會出現磁滯效應，而且僅會受到些微疲勞現象的影響，因此老化造成衰退的情形，優於其他方案兩倍 (超過 10 年)

Elite Super-TCXO 的頻率穩定度為 ±0.1 ppm，完全符合溫度範圍內的規格。(圖片來源：SiTime)

2.在應力下，壞事會發生

石英的不穩定性相當令人困擾。SiTime 的 MEMS 計時產品有能力承受高溫、快速熱梯度變化、高氣流、機械衝擊與振動、電源供應器雜訊，以及電磁干擾 (EMI)，因此可以避免這些不穩定性。究其原因，這些產品採用開創性技術，因此可以輕鬆因應這些問題。

Elite Super-TCXO 的頻率斜率為 ±0.1 ppm，而升溫速率則高達每分鐘 10°C。(圖片來源：SiTime)

在動態情況下，Elite Super-TCXO 具備以下傑出的動態穩定性：

• 在升溫速率每分鐘 10°C 下，頻率斜率 ΔF/ΔT 低於 5 ppb/°C
• 在 10 秒的平均時間為 3e-11 ADEV
• 0.1 ppb/g 防振能力
• 0.2 ps/mV 電源雜訊拒斥 (PSNR)

3.供應商可靠性

SiTime 產品是以嚴格的六個標準差方式設計及生產，製程集合了 MEMS 元件小質量以及獨特的設計、先進類比技術，以及單晶矽卓越品質，因此造就了高可靠度及耐用性。

• 故障率低於 2 DPPM – 在半導體業界位居領先地位，而石英元件的典型故障率為 50 DPPM 至 150 DPPM。
• FIT 率低於 1 – 可換算成超過 10 億小時的平均故障間隔時間 (MTBF)，比典型石英產品優秀 30 倍。

SiTime 是可靠的供應夥伴並以此自豪。這家公司的元件採用矽為基礎，因此可以善加運用龐大的半導體產業及其大量產能。而且矽與石英不同，所以 SiTime 可以輕易地擴充規模，而且無需專業且資本密集的製造供應鏈。此外，因為他們的產品結構允許程式設計，因此可達到數百萬種規格組合。客戶能在眾多選擇中訂購任何頻率、任何電源電壓，以及任何穩定性的產品。

使用 MEMS 並不複雜

如果石英產品無法達到需求的效能、可靠度或功能，就是改用其他產品的明確預兆。MEMS 振盪器就是更穩定、耐用、可靠。SiTime 設計的 MEMS 計時產品可以解決最困難的計時問題，並克服石英本身的侷限性。一旦您瞭解 MEMS 計時功能的優點，就不會走回頭路了。