近日IDT公司推出了業界首款最低相位抖動的MEMS 振蕩器4H系列，該期間具有100飛秒 (fs) 典型相位抖動性能并集成的頻率裕量設定能力。IDT公司表示，4H系列MEMS 振蕩器的超低相位抖動和可修改的輸出頻率，可以顯著降低萬兆以太網 (10GbE) 交換器、路由器和其他相關網絡設備的誤碼率 (BER)，市場前景。
圖一，IDT公司4H系列MEMS振蕩器具有業界最低的相位抖動
4H系列MEMS 振蕩器性能
與以往的MEMS振蕩器相比，IDT的4H系列MEMS有其獨特的差異化性能。IDT 的 4H 系列 MEMS 振蕩器擁有一個差分的 LVDS / LVPECL 輸出，和相比同級別產品最低的相位抖動（100 fs @ 1.875 – 20 MHZ和亞 300 fs @ 12 KHZ – 20MHZ），能夠滿足高性能網絡應用對低抖動芯片組的需要。同時，器件中還集成的頻率裕量 (frequency margining) 設定功能，能夠使客戶在應用操作中能夠將振蕩器頻率微調至 ±1000 ppm，實現誤碼率最小并便于裕量測試。這一技術使得時鐘系統處在一個稍微更高的頻率，允許 OEM 廠商降低誤碼率，并能減少網絡應用的封裝損失。與只提供固定頻率的競爭性 MEMS 器件不同，IDT 的器件允許數以百計的偏頻，它們會在達到 625 兆赫的任何基礎頻率選擇之后 —— 甚至在最終生產系統中產生。這使得設計人員能夠加快開發進程和優化系統性能。
IDT公司MEMS部門總經理Harmeet Bhugra介紹說，4H MEMS 振蕩器的高可靠性，來自于 IDT 專利的壓電 MEMS (pMEMS) 諧振器技術，該技術可確保提供高可靠性的高頻率源，這使得IDT MEMS 振蕩器的可靠性可優于傳統的石英振蕩器 40 倍，且無擾動、無零時故障、對電磁干擾 (EMI) 有更高抖動阻力，并具有出色的抗沖擊和抗振性。
4H系列MEMS 振蕩器的應用優勢
在談到4H系列MEMS振蕩器在應用中給客戶帶來的價值時，Harmeet Bhugra表示，這款產品事實上可以解決很多客戶的痛點，因為它具有更低的相位抖動，很多廠商是希望有更低的比特誤差率，因為更低的相位抖動意味著更低的比特誤差率。同時， PPM頻率裕量的設定功能，可以生成或者改變成千上萬偏置的頻率，即使在最后的生產系統當中也可以做到這一點，這個功能也可以讓客戶來監測誤碼率，之后通過對PPM進行調整，來實時的調諧。4H系列MEMS振蕩器第三個優勢是可靠性提升，它的可靠性相比于傳統的石英的振蕩器有40倍的提高。最后，采用該器件，可以使得客戶成本有很大的節約，由于采用了小尺寸的3.2×2.5QFN封裝，可以給設計人員節省更多的電路板的空間。
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4H系列MEMS 振蕩器的行業評價
IDT 公司副總裁兼計時與同步部門總經理 Christian Kermarrec 表示：“IDT 最新的MEMS 系列構建于標準的 4M 和升級的 4E 振蕩器系列基礎上，滿足萬兆以太網和網絡應用對高性能的要求。作為計時解決方案的領導廠商，我們為客戶提供最高性能部件和創新特性，以便于他們進行下一代產品開發。我們很高興看到很多 OEM 廠商越過 MEMS 起步型提供商而選擇 IDT，這正是由于 IDT 所能提供的經驗和技術創新。”
HIS 公司 MEMS 與傳感器部門總監和首席分析師 Jérémie Bouchaud 表示：“云計算和存儲架構正在快速發展，幾乎 50% 的服務器和存儲簇隨著萬兆以太網而出貨。高性能MEMS 振蕩器能使企業級計算和存儲架構的誤碼率更低，并能同時提供更好的可靠性。”
4H系列MEMS振蕩器產品路線圖
4H系列是IDT公司在MEMS振蕩器產品線上的迄今為止性能最高的一款產品。2012年5月，IDT推出了4M MEMS振蕩器的產品系列，4M的MEMS振蕩系列抖動不到1pm，它是一個引腳兼容的產品，現在已經進行了全面的生產。在2013年初，IDT推出了增強型的，或者叫做升級版的4E振蕩器系列，它支持多種輸出模式，有四個頻率可供選擇，也就是說可以用一個單個的4E的振蕩器可以取代4個標準的振蕩器。而最新推出的4H MEMS振蕩器系列，它是具有全球最低抖動的MEMS振蕩器，很適合10G以太網，以及40G以太網的應用。
4H系列MEMS振蕩器供貨
IDT 的 4H MEMS 振動器適用于多種封裝尺寸，包括更小的 3225(3.2 x 2.5 mm)，以節省密集部署應用中的板空間和成本。IDT 4H MEMS 振蕩器目前處于客戶送樣階段，采用標準的 7.0 x 5.0 mm, 5.0 x 3.2mm 和3.2 x 2.5mm VFQFPN封裝。器件可用大多數標準頻率，自定義頻率可根據要求進行配置。
延伸閱讀：MEMS振蕩器與石英振蕩器比較
MEMS振蕩器以其突出的特性，被認為是傳統的石英振蕩器的替代產品。
石英振蕩器一般制造的方式及其缺點：
1.一般而言，石英廠商所做的工作為石英切割、與日系廠商購買基座、起振芯片；將石英以及芯片以特殊黏膠結合后至于基座上，并進行填充氮氣密封。數十道繁復工序；且需要大量人工參與量產制造、質量管理。絕大部分石英廠商常見或偶見廠內生產控管不良造成之產品污染、密封不良造成漏氣（使頻率偏離規格）等不良現像。
2.不同頻率震蕩器；廠商需對石英做不同方式的切割、不同頻率起振的方式也需搭配不同的芯片，支持的電壓不同、或者需要的抖動（ jitter）、精度規格不同，震蕩器內部搭配的起振芯片均不同。
所有石英廠商建廠后，除非增加生產線，否則生產產能固定；供貨有限。所有石英廠無法針對所有規格的震蕩器準備生產線或具備生產規模；因此一般而言；個別廠商僅針對某些規格產品生產，造成系統廠商客戶不可能采用“OneStop Shopping”的采購目標。即使系統廠商目標是縮減同類型產品的供應商，但由于石英產品的特殊性，以及其生產工藝上的限制，廠商的目標如果停留在僅對現有石英供應商之間采購，絕無法達成；而 SIT IME的全硅可編程震蕩器，從設計、生產上的根本性變革，具備提供廠商 “One Stop Shopping”的條件。 由于不可能為客戶廠商不同需求震蕩器備料齊全，石英廠商間普遍存在同業調貨狀況，即不同石英生產廠商透過同一品牌交貨給系統廠商，調貨交貨也意味著質量控管的空窗。因此一些系統廠商嚴明規定合作石英廠商不得有調貨供貨狀況；以避免此無法控制之質量風險。
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3.石英產品的頻率精度與溫度關系非線性關系（或稱溫飄；一般為向下拋物線）。一般石英產品規格書上標示的頻率穩定度（或精度）；一般為在 25℃室溫；除此之外，還有所謂”溫飄”。由于其非線性的關系，系統廠商在實驗室測試內測試的精度，甚或利用高低溫測試到的石英震蕩器規格，并無法保證石英廠商在量產交貨階段所交付廠商的元件均能符合其要求的規格。 由于非線性石英對溫度的特性，使得石英產品在物料進廠檢驗時變得無所依據，直到上線測試，才有機會判斷來料的質量。 有時候因為石英原料的不良，在系統廠商 SMD過程中經過回流銲（無鉛制程高達 26 0℃）制程時，也會對石英造成質變，使得震蕩器的頻率產生偏移。
4.石英產品的防震性不良。石英本身易碎、怕摔。石英與起振芯片結合時所采用的點膠方式，以及使用的材質均會對震蕩器封裝的穩定性、一致性具有一定的影響。防震性不良，造成貨運過程可能有到貨不良 (DOA–defectofarrival)、SMT打件損耗等。
5.石英產品密封不易保證；造成頻率偏差。石英切割后需鍍上水銀，其整體厚度決定了起振的頻率。封裝時需將內部以氮氣填充，保持與空氣隔絕以避免內部材質氧化，造成頻率改變。或因封裝不良、或因震動；均可能對外觀密封質量改變，即所謂漏氣。一般漏氣可能發生在石英廠出廠前的檢測；或到系統廠后生產完成測試發現頻率偏移、或系統廠商生產測試完成出貨后在客戶端發生不良。（類舉：如輪胎被釘子刺穿后，泄氣時間不等）
6.石英產品交貨周期長。由于生產所需原料需來自于不同供應商；包括芯片廠、基座廠商、石英晶棒廠商，以及廠內的切割設備、生產員工等資源均會影響交貨周期。一般而言，在廠內以及、銷售渠道無庫存狀況下，交貨周期由 6 ~12周。而一般非常用、大量生產之產品，其訂貨周期長達8～ 16周。交貨周期不定：由于生產工序復雜；任何一道工序產生錯誤，該批生產均需從頭來過；造成交期重置。
MEMS振蕩器的制造方式及其優點：
1. MEMS振蕩器是由兩顆芯片；一為全硅 MEMS諧振器，一為具溫補功能之啟動電路暨鎖相環 CMOS 芯片；利用標準半導體芯片 M CM封裝方式完成。
2. MEMS生產制程，采全自動化標準半導體制造流程；與生產線上人工素質無關。如所有今日在所有電子產品設計內所使用的 IC一般；具備優良的穩定性以及質量；不易在生產過程中出現人為失誤。
3. 支持頻率、精度、電壓可編程；可滿足客戶不同規格組合之震蕩器需求。
4. 支持所有業界標準封裝 (7050, 5032, 3225, 2520)，所有規格產品交貨期僅需 2~4周。
5. MEMS振蕩器封裝無密封問題，標準 MCM封裝，防震性達石英產品的 25倍。出貨不良率低于1 dppm。
6. MEMS振蕩器內部起振鎖相環芯片，具備溫補功能；頻率精度相對于溫度的變化為線性關系，規格所標示的頻率精度涵蓋震動頻偏、溫度頻偏、老化頻偏等。
7. MEMS產品之質量一致性乃透過設計階段完成；與石英產品在量產階段控制質量之制造控管方式不同，系統廠商無須擔心來料與量產樣品認證之不一致性。
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