最高の信頼性、耐性、耐久性

 

シリコンMEMS発振器は、水晶発振器と異なり、優れた信頼性(動作寿命)、耐性(衝撃や振動)と耐久性を持っています。SiTimeMEMSの市場不具合0を目標とし、すでに4個以上のMEMS製品を出荷してきました。当社の高品質、高信頼性に対するコミットメントはlifetime warrantyによって保証されています。 

シリコンMEMS振動子は、実績ある設計基準に従い、高い生産能力と品質レベルを保証するクリーンルームをもつ半導体工場で製造されます。弊社品質試験と寿命テストを実施した結果、SiTime製品は、平均故障間隔(MTBF)が10億時間以上(FIT<1)と非常に良く、50,000gの衝撃耐性と70gの振動耐性を実現しています。

信頼性と耐久性

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
水晶発振器
信頼性 / 平均故障間隔
10億時間
1千4百万~3千8百万時間
衝撃耐性
50,000 g shock
5,000 g shock
振動耐性
70 g vibration
10 g vibration

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。 

半導体用シリコンと同等の品質

SiTimeMEMS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製品の耐性

SiTimeMEMS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、SiTimeMEMS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。  

品質要件と試験

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。SiTimeMEMS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)

 

 

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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

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