另一个必须引起运营商关注的,是5G时序。SiTime营销执行副总裁Piyush Sevalia甚至认为它有可能成为5G系统中最大的潜在故障点,并进而影响运营商的性能、可靠性和营收。
作为在MEMS时钟市场占据90%以上份额的厂商,SiTime近期在两年前发布的Elite平台基础之上,宣布推出业界首款MEMS恒温振荡器Emerald Platform,用以解决5G基础设施设备的关键时序挑战。
解决石英OCXO的可用性难题
“频率稳定性、抖动和阿伦方差是时钟产品最具代表性的三个技术指标。凭借多年的技术研发,SiTime将频率稳定度在12年内提升了5000倍,抖动问题改善了800倍,无线构架的艾伦偏差提升了3万倍,同时也将尺寸缩小了100倍,有力的回击了对手的质疑。”Piyush Sevalia说。
如前文所述,鉴于传统石英OCXO的敏感性,在5G应用中,客户必须采取大量预防措施以确保可靠运行。一大难题是 OCXO的电路板布局。OCXO在布局时需要远离压力因素,例如热量和气流诱发的热冲击,这样会导致布线复杂性增加和潜在的信号完整性问题。此外,设计人员也尝试使用专门的塑封型OCXO盖进行热隔离,但这会增加制造步骤和生产复杂性。而Emerald MEMS OCXO的出现,据称消除了所有这些问题:它们简化设计、缩短开发时间、加速营收,同时提升系统性能。
按照Sitime官方给出的定义,Emerald Platform是一款“改变5G基础设施游戏规则的时钟解决方案”。Piyush Sevalia告诉记者,传统石英OCXO是从头定制的产品。它们在特性的可用性方面存在严重限制,例如频率、输出类型、工作温度和系统内控制,但Emerald平台MEMS OCXO则没有这些限制。通过使用可编程模拟架构,Emerald OCXO可提供1-220MHz范围内任意频率,确保客户能为自己的应用选择最佳频率。此外,该器件还提供LVCMOS和限幅正弦波两种输出类型,以实现最佳板性能。在不久的将来,Emerald OCXO将提供更广阔的工作温度范围(-40到+95°C,-40到 +105°C)和用于系统内编程的I2C串行接口。
Emerald ΔF/ΔT动态稳定性
符合Stratum 3E三级时钟精度,是Emerald Platform的另一大亮点。简单来说,Bellcore GR-1288定义了时钟层级(Stratum),同步网络时钟,分别代表某一网络性能的时钟精度。三级时钟自由运行稳定性为20年以上偏差在±4.6ppm,24小时以上的持续偏差要求在±0.37ppm(±370ppb)以内,这两个要求包括所有条件下的频率误差。Stratum 3E是更加精确的三级时钟,具有相同的±4.6ppm自由运行稳定性,但24小时持续偏差仅为±0.01 ppm(±10ppb),是三级时钟性能的37倍。
作为唯一使用MEMS First和EpiSeal工艺生产MEMS谐振器的公司,SiTime此前在Elite平台中使用了DualMEMS架构搭配TurboCompensation技术,此番也将这些技术移植到了Emerald平台中。在该架构中,Sitime配备了两个谐振器,一个作为真正的频率谐振器,一个作为温度传感器,因为两者在同一个位置,温度传感器可以快速检测温度变化,因此可以快速做温度补偿,工作频率350Hz,补偿速度是传统石英晶体的40倍。