Mit der Einführung der branchenweit kleinsten MHz-Oszillatoren mit der geringsten Leistung in dieser Woche, die für den Wearable-, IoT- und Mobilmarkt entwickelt wurden, hat MEMS-basiertes Timing erneut die Grenzen von Quarz durchbrochen. Der SiT8021- Oszillator ist das erste Gerät unserer neuen Familie von µPower-MHz-Oszillatoren, die dramatische Verbesserungen gegenüber herkömmlichen Quarzoszillatoren bieten:
- 90 % weniger Stromverbrauch – verlängert die Batterielebensdauer
- 40 % kleiner – ermöglicht kleinere Produkte
- 70 % leichter – ermöglicht leichtere Wearables
Dies sind Vorteile, die einen einzigartigen Mehrwert für Smartwatches, Fitnessbänder und Gesundheitsüberwachungsgeräte, Tablets, Smartphones, drahtlose IP-Kameras, tragbare Audiogeräte und Zubehör bieten. Innerhalb dieser Produkte kann der SiT8021 eine Niederfrequenzreferenz für verschiedene Funktionen bereitstellen, darunter eine MCU oder SoC mit geringem Stromverbrauch, eine Audioschnittstelle und Klebelogik.
Entwickler dieser batteriebetriebenen Produkte stehen vor der Herausforderung, eine Timing-Referenz zu finden, die sowohl klein als auch stromsparend ist. Vor der MEMS-Technologie verwendeten elektronische Geräte Oszillatoren auf Quarzkristallbasis. Bei Quarzresonatoren gilt jedoch: Je niedriger die Frequenz, desto größer der Resonator. MEMS unterliegen dieser Einschränkung nicht.
Wie wird Mikroleistung erreicht?
Der SiT8021 verbraucht nur 100 µA Strom. Dies wird durch Innovationen sowohl bei den MEMS- als auch bei den Analogtechnologien erreicht, die in unseren µPower-Produkten zum Einsatz kommen. Wie die µPower 32 kHz SiT15xx- Lösungen von SiTime verwendet auch der 1-26 MHz SiT8021 einen 524-kHz-Resonator, der auf der bahnbrechenden TempFlat MEMS™-Technologie von SiTime basiert. Dies bietet mehrere Vorteile. Erstens verbraucht der SiT8021 viel weniger Strom, da er eine kHz-Referenz anstelle einer MHz-Referenz verwendet. Darüber hinaus ist keine On-Chip-Kompensationsschaltung auf dem Oszillatorchip erforderlich, da die native Frequenzstabilität von TempFlat MEMS™ für 100-PPM-Oszillatoren ausreichend ist. Dies reduziert sowohl den Stromverbrauch als auch die Chipgröße. Der Frequenzsynthesizer im Oszillator nutzt einen hochoptimierten Phased-Lock-Loop (PLL), um diese hohe Leistung bei MHz-Frequenzen zu erreichen.
Wie wird eine ultrakleine Größe erreicht?
MEMS-Oszillatoren sind von Natur aus sehr klein. Die typische Größe des MEMS-Resonatorchips von SiTime beträgt nur 0,4 x 0,4 mm und er hat eine Masse, die 1/3000stel der Masse eines typischen Quarzkristallresonators beträgt. MEMS-Resonatoren werden mit Standard-CMOS-Geräten hergestellt und sind hermetisch in einem Siliziumchip abgedichtet. Da unsere Resonatoren vollständig in Silizium gekapselt sind, können sie mit modernen IC-Packaging-Technologien wie WL-CSP (Wafer-Level-Chip-Scale-Packaging) verpackt werden, die kleinste Gehäuse ergeben. In dieser Konfiguration ist der MEMS-Chip auf dem Oszillatorchip montiert, und dieser definiert die Grundfläche des Geräts, d. h. 1,5 x 0,8 mm, was 40 % kleiner ist als bei jedem anderen Quarzoszillator auf dem Markt. Mit dieser Größe ist der SiT8021 nicht nur der branchenweit kleinste Oszillator im Hinblick auf die Stellfläche, sondern mit einer Höhe von 0,55 mm auch 45 % dünner. Dies ermöglicht Systemdesignern Flexibilität beim Platinenlayout und Kreativität bei der Erzielung kleinerer Formfaktoren. Und mit 1,28 mg ist der SiT8021 70 % leichter als der leichteste Oszillator auf Quarzbasis, was Designern eine neue Möglichkeit bietet, das Gesamtgewicht des Produkts zu reduzieren.
Indem er die Grenzen in Bezug auf Größe, Gewicht und Leistungsreduzierung verschiebt, setzt der SiT8021 die Geschichte von SiTime mit Innovationen und Branchenneuheiten fort. Wir sind gespannt auf die neue Produktgeneration, die unsere Kunden entwickeln werden, wenn sie unsere neuen µPower-Oszillatoren übernehmen und Produkte entwickeln, die bisher nicht möglich waren.