關(guān)鍵字：振蕩器 CMOS 石英晶體振蕩器

20 世紀(jì)中期以來，頻率控制的市場就是由石英晶體諧振器和石英振蕩器所主導(dǎo)的。甚至到了今天，幾乎所有的電

子設(shè)備在某方面仍是依賴機械石英晶體來產(chǎn)生多種可能運行頻率中的至少一種?，F(xiàn)今市場上有無數(shù)的電子器件，從吉他擴音器到腕表，從智能手機到叉車等，其中絕大多數(shù)都使用晶體或晶體振蕩器（XO）。

由于電子市場每年要用到無數(shù)的晶體，龐大的規(guī)模經(jīng)濟促進了石英晶體和石英振蕩器的制造精密程度達到了新高—

—提供了更小、更薄、頻率更高的解決方案。在此之前，可行的石英晶體替代方案屈指可數(shù)，因為石英壓電諧振器

的特性和穩(wěn)定性眾所皆知，所以很容易做出性能可靠的晶體振蕩器。

可是過去幾年來，效仿?lián)碛袃蓚€元件（諧振器和放大器）架構(gòu)的晶體振蕩器的微機電系統(tǒng)（MEMS）振蕩器已打入了頻率控制市場。這些 MEMS 振蕩器具有絕佳的可靠性，并且可提供具有成本優(yōu)勢的各種封裝尺寸，尤其是在晶體振蕩器上屬于高成本結(jié)構(gòu)的小巧型封裝。此外，通過引進單芯片 MEMS 解決方案，把 MEMS 諧振器直接疊放在 CMO S 放大器基座的上方后，MEMS 振蕩器的可靠性、可編程性、溫度穩(wěn)定性和成本水平如今也得以更上一層樓。

晶體振蕩器

晶體振蕩器的工作頻率范圍廣——從幾千赫茲一直到幾百兆赫茲。晶體振蕩器在金屬蓋密封陶瓷封裝中結(jié)合了石英諧振器以及放大器電路。陶瓷封裝和金屬蓋為非常脆弱的晶體提供了強大的防護罩，使組裝好的元件避免受損。一般來說，放大器電路會充分運用晶體的壓電性，以電反饋來創(chuàng)造特定頻率的共振或振蕩，并由晶體諧振器的大小、切割和電鍍來控制。為了支持電子產(chǎn)業(yè)所需的范圍寬廣的頻率，頻率控制供應(yīng)供應(yīng)商必須設(shè)計、儲存和制造數(shù)百、甚至數(shù)千種不同的定制晶體諧振器。

除了定制晶體諧振器，石英振蕩器解決方案還面臨著制造上的挑戰(zhàn)。在整個晶體市場上，便攜設(shè)備占據(jù)很大的比重。更加輕薄小型的便攜設(shè)備使所有的供應(yīng)商必須提供體積愈來愈小的元件。而隨著所有需求頻率的石英諧振器尺寸的縮減，更小、更脆弱的晶體給制造的復(fù)雜度與可靠性帶來了挑戰(zhàn)，這就為晶體式振蕩器帶來了問題。此外，晶振方案在每個市場上都面臨著一大難題，那就是它們先天上對環(huán)境因素很敏感，像震動、搖晃、熱應(yīng)力和制造上的變化都會造成啟動問題和后續(xù)的使用故障。

MEMS 諧振器

過去幾年來，MEMS 振蕩器已成為石英解決方案的可行替代方案，原因有幾點。第一，MEMS 振蕩器是在以硅材料為基礎(chǔ)（硅工藝，silicon-based processes）的工藝流程中制造，其品質(zhì)管理十分嚴(yán)格，因此只要供應(yīng)商設(shè)計、保障和賦予振蕩器的特性得當(dāng)，所生產(chǎn)的眾多元件都能具備非?？煽康男阅?。

第二，硅工藝的直接結(jié)果就是符合摩爾定律，亦即處理能力會愈來愈強大，成本會愈來愈低。換句話說，更小、更先進的硅器件在成本上勢必會逐漸降低。而遺憾的是，晶振方案則和這項定律背道而馳，亦即材料會隨著它體積的縮小而變得更貴，原因就在于上述的制造難題。此外，隨著晶體的制造變得更難且更貴，其產(chǎn)量也會因為器件愈來愈脆弱與小巧而下降。