信頼性と衝撃耐性や振動耐性について、MEMS発振器と水晶発振器の比較結果を以下に示します。
MEMS発振器
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水晶発振器
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信頼性 / 平均故障間隔
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10億時間
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1千4百万~3千8百万時間
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衝撃耐性
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50,000 g shock
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5,000 g shock
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振動耐性
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70 g vibration
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10 g vibration
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平均故障率試験に関するアプリケーションノートはReliability Calculations からダウンロード可能です。
SiTimeのMEMSデバイスは高品質素材を使用し、高度な半導体製造プロセスと半導体製造インフラストラクチャーにより製造されます。MEMS振動子を形成するDieに使用される精錬された単結晶シリコンは、高純度で強く、安定した素材です。MEMSMEMS振動子はシリコンウェハーにエッチングされ、高圧に耐えうるポリシリコンの層によって保護されるため極めて強固です。またMEMS振動子は、量産性が高く、ナノメートルの精度を持つ半導体デバイスを生産可能なバッチ生産方式を用いて製造されています。実績のある半導体設計ルールと半導体のプロセス設計、プロセスコントロールにシックス・シグマ手法を組み合わせることで、高い品質を保証しています。詳しいMEMSの製造方法についてはこちらをご覧ください。
SiTimeのMEMS異物を除去し信頼性を更に高める高度なEpiSeal™プロセスを用いて気密封止されます。SiTimeシリコンの長所を活かし、独自の振動子構造と製造プロセスを用いることで、信頼性が高く、堅牢なタイミング・ソリューションを開発してきました。MEMS振動子は非常に小型であるため、外部からの応力に対し極めて強固です。それだけでなく、硬いバネのように動作する中心一点固定のMEMS振動子を使用することで、誤差の原因になりうる内部の応力を排除するように設計されています。この振動子の構造と発振器IC設計を組み合わせることで、SiTimeのMEMSデバイスは極めて電磁ノイズと電源ノイズに強くなっています。
水晶発振器が持つ最大の欠点は、振動の影響を受けやすいことです。振動により、時間と共に安定性を失うだけでなく、ジッタ性能にも影響します。しかし、SiTimeのシリコンMEMSデバイスは振動の影響を受けにくい構造になっています。機械的衝撃と振動、電磁ノイズの影響について、水晶発振器とSiTime MEMS発振器との比較試験結果を Shock and Vibration Comparison および、Electromagnetic Susceptibility Comparison に記載しています。
SiTimeの品質管理システム(Quality Management System (QMS))は、ISO 9001:2013 規定に基づいています。また、全製品シックス・シグマ手法を用いて設計、製造されています。SiTime製品の信頼性証明レポートはこちらからご確認頂けます。
また、これらの品質を保証するため、各製造ロットのサンプル部品に対して、全温度範囲でロット受け入れ検査(Lot Acceptance Testing (LAT))を実施しています。SiTimeのMEMS振動子は以下に示す全ての標準CMOS半導体品質テストを満たし、さらに振動子特有のテストも実施、合格しています。
Test | Description |
EFR |
Early Life (125ºC, 168時間, 動的試験) |
HTOL |
High Temperature Operating Life (125ºC, 2000時間, 動的試験) |
ESD |
Electrostatic Discharge (HBM, MM, CDM) |
LU |
Latch Up (85ºC, 150 mA) |
HAST |
Biased Temp and Humidity (85時間, 130ºC, 相対湿度85%, 動的試験) |
TC |
Temp Cycle (MSL1 + 1000サイクル, -65ºC -150ºC) |
QA |
Quartz Style Aging (30日, 85ºC, 動的試験) |
MS |
Mechanical Shock (50kg, 多軸衝撃, 動的試験) |
VFV |
Variable Frequency Vibration (70g, 動的試験) |
VF |
Vibration Fatigue (20g, 30時間, 動的試験) |
CA |
Constant Acceleration (30 kg, 動的試験) |
HTS |
High Temperature Storage (125ºC, 1000時間) |
PCT |
Pressure Cooker Test (オートクレープ, 120ºC, 相対湿度100%, 2気圧, 96時間) |
TS |
Temp Shock (-55ºC -125ºC, 100サイクル) |
MSL1 |
Moisture Sensitivity Level 1 (JEDEC) |
Download the Reliability Calculations application note for details on MTBF testing of SiTime oscillators. Link to http://www.sitime.com/support2/documents/AN10025-SiTime-Reliability-Calculations.pdf