上世紀20年代，貝爾電話(huà)實(shí)驗室的AMNicholson和Wesleyan大學(xué)的WGCady教授一起研究酒石酸鉀晶體，他們發(fā)現了在一個(gè)驅動(dòng)電路中石英晶片會(huì )產(chǎn)生諧振反應。于是晶體振蕩器產(chǎn)生了，大體上有XO（晶體振蕩器）、TCXO（溫控晶體振蕩器）、OCXO（恒溫晶體振蕩器）、PXCO（可編程晶體振蕩器）等分類(lèi)。
晶振產(chǎn)業(yè)成長(cháng)放緩，SiTime成產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導者 電子設計模塊
傳統的晶振行業(yè)已經(jīng)非常成熟，近年來(lái)開(kāi)始遭遇MEMS晶振和全硅晶振的挑戰。時(shí)鐘發(fā)生器是電子元件中要求最精密的，與傳統石英振蕩器相比，MEMS更為穩定，低價(jià)及小尺寸，同時(shí)也可以編程。
目前包括Pericom、Silicon Labs、SiTime、安塞美半導體公司與Fox Electronics等均在MEMS晶振領(lǐng)域耕耘。其中SiTime成為該領(lǐng)域的領(lǐng)導者，并在2014年被日本Fabless廠(chǎng)商MegaChips收購。憑借SiTime在MEMS時(shí)鐘領(lǐng)域的份額，MegaChips取得了MEMS領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。目前Sitime在MEMS時(shí)鐘領(lǐng)域占了全球95%的市場(chǎng)份額，可提供超過(guò)20萬(wàn)顆不同的產(chǎn)品料號。SiTime的成功之處在于在業(yè)內第一家推出MEMS時(shí)鐘發(fā)生器，同時(shí)擁有專(zhuān)門(mén)的工藝制程以及豐富及廣泛的知識產(chǎn)權組合。
據了解，目前整個(gè)時(shí)鐘市場(chǎng)的產(chǎn)值大概在60億美金，產(chǎn)業(yè)整體增長(cháng)趨緩，整個(gè)市場(chǎng)年復合成長(cháng)率僅在5%。然而根據Semico提供的數據，2012年至2017年，MEMS振蕩器增長(cháng)的年復合增長(cháng)率將超過(guò)65％。這意味著(zhù)MEMS時(shí)鐘已經(jīng)成為時(shí)鐘市場(chǎng)增長(cháng)的主要推動(dòng)力。
60億美金市場(chǎng)，物聯(lián)網(wǎng)成推動(dòng)力
目前MEMS時(shí)鐘被大量應用到手機通信、基礎設施、工業(yè)和消費類(lèi)產(chǎn)品等產(chǎn)品中。根據調研機構Gartner的預測，2015~2020年穿戴式設備的復合增長(cháng)率將達到53%。預計未來(lái)MEMS時(shí)鐘產(chǎn)品將主要由穿戴設備、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)品推動(dòng)。
MEMS時(shí)鐘產(chǎn)品所針對的八大應用
物聯(lián)網(wǎng)與穿戴式設備產(chǎn)業(yè)迅速崛起，正是精準的32 kHz參考時(shí)鐘最佳應用。舉例來(lái)說(shuō)，其他適合使用低頻率Super-TCXO的應用包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（智能電表、電子電表、照明、安全）、消費性電子產(chǎn)品（醫療與健康監測器、家庭自動(dòng)化）及移動(dòng)智能設備（平板電腦、電子書(shū)閱讀器、手機）。
SITIME針對不同行業(yè)市場(chǎng)的產(chǎn)品路線(xiàn)圖。包括了穿戴、工業(yè)、汽車(chē)、電信等行業(yè)市場(chǎng)。
SiTime亞太區銷(xiāo)售副總裁謝鴻泉(David Hsieh)
在3月14日深圳舉行的新品發(fā)布會(huì )上，SiTime亞太區銷(xiāo)售副總裁謝鴻泉(David Hsieh) 對《國際電子商情》記者表示，2015年Sitime35%的營(yíng)收來(lái)自IoT、werable，預計未來(lái)消費類(lèi)與工控類(lèi)將各占1/3的營(yíng)收份額。“2015年的成長(cháng)是2014年的兩倍，我們確定首選方向是可穿戴。2015年，我們已經(jīng)達成目標，整體振蕩器的出貨量已經(jīng)達到了前五大，年產(chǎn)能在9000萬(wàn)顆。”
MEMS時(shí)鐘技術(shù)創(chuàng )新，為何更適合物聯(lián)網(wǎng)應用？
“過(guò)去三年，SiTime針對物聯(lián)網(wǎng)、穿戴式產(chǎn)品的出貨已經(jīng)超過(guò)6000萬(wàn)顆，Sitime的目標是真正解決客戶(hù)所遇到的問(wèn)題。目前全球前五大品牌廠(chǎng)商中有四家都是Sitime的客戶(hù)。” SiTime營(yíng)銷(xiāo)執行副總裁Piyush Sevalia介紹了針對可穿戴市場(chǎng)推出的32 kHz Super-TCXOs的SiT156x/7x系列新品。這套頻率解決方案與眾不同，尺寸僅1.2 mm2，較石英產(chǎn)品縮小了85%。“有了SiT156x/7x 32 kHz Super-TCXOs，客戶(hù)能設計出具備最小尺寸、最精準、超長(cháng)電池續航力等可翻轉市場(chǎng)的電子產(chǎn)品，證明了SiTime的MEMS頻率解決方案一再為頻率產(chǎn)業(yè)創(chuàng )造新局。”
SiTime營(yíng)銷(xiāo)執行副總裁Piyush Sevalia
在以石英為材料的SPXO（振蕩器）廠(chǎng)商中，目前做得最大的是愛(ài)普生，其次是TXC，這兩家最大的產(chǎn)能一年中達到90million，2015年，Sitime成為簡(jiǎn)單封裝晶體振蕩器（SPXO）領(lǐng)域的龍頭廠(chǎng)商，產(chǎn)能達到110Million。
SiT156X與石英32 kHz TCXO競品的對比
傳統的紅色的石英晶振會(huì )受到溫度的影響，而硅振在不做溫度補償的情況下精度表現也更好。相較于32 kHz石英TCXO、震蕩器或諧振器，SiT156x/7x MEMS Super-TCXOs擁有±5 ppm全頻穩定性，包括工業(yè)溫度范圍（-40至+85°C）的初始偏移與偏差，更精準的時(shí)鐘可實(shí)現最佳計時(shí)效果與延長(cháng)電池續航力。
Piyush Sevalia表示，時(shí)鐘產(chǎn)品的存在已經(jīng)有70年了，石英產(chǎn)品在其中占比60年時(shí)間，創(chuàng )新已經(jīng)非常緩慢。硅振發(fā)展則在非常早期的階段，尚處在上升期間。石英晶體技術(shù)受物理學(xué)影響，頻率愈低、晶體諧振器體積愈大；MEMS諧振器則無(wú)此限制。SiTime MEMS諧振器的一般晶粒尺寸為0.4 x 0.4 mm，質(zhì)量也只有一般石英晶體諧振器的三千分之一。Piyush Sevalia表示，與石英競品相比，此次發(fā)布的SiT156x/157x采用硅材料制造，可使用晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)等現代晶片封裝技術(shù)。使得封裝尺寸達到1.5*0.8mm,不僅尺寸業(yè)界最小，價(jià)格也極具競爭力。
SiT 1566、SiT 1568與SiT 1576 Super-TCXOs即日起上市，均為1.5 x 0.8 x 0.6 mm (長(cháng)x 寬x 高)芯片尺寸封裝(CSP)，在穿戴式設備、物聯(lián)網(wǎng)或行動(dòng)系統內發(fā)揮以下重要功能。這三個(gè)產(chǎn)品系列，主要是為了穿戴式、IOT、Mobile產(chǎn)品，可以讓產(chǎn)品的壽命實(shí)用性最長(cháng)。
SiTime采用Temp Flat MEMS?技術(shù),可制造出體積極小的 MEMS硅振,面積僅 0.4 mm x 0.4 mm,并搭配精密、低功耗、混合訊號的 PLL 技術(shù),以及精準溫度感測器及補償 線(xiàn)路。由完整的MEMS及可編程類(lèi)比系統組成Super-TCXO,經(jīng)過(guò)仔細校準后,達到最佳準確度、最小封裝及最低功耗。
除了尺寸方面最多減少80%以外。Sitime MEMS振蕩器還能夠降低90%的功耗，同時(shí)具有高穩定性、芯片可編程、48小時(shí)提供樣品，3周生產(chǎn)，終生保護承諾等優(yōu)點(diǎn)。是目前最適合穿戴與物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品。
Sitime的32KHz振蕩器可以替代掉三顆不同的石英振蕩器，可以更好的節省PCB板的面積。穿戴式設備一般需要兩項32 kHz參考時(shí)鐘，分別位于BT/BLE晶片休眠時(shí)鐘與MCU/SOC的即時(shí)時(shí)鐘，由于SiT156x/7x TCXOs為主動(dòng)式元件，可輕易驅動(dòng)兩項負載，因此優(yōu)于諧振器。單一SiT156x/7x可取代多項石英XOs或XTALs、減少物料清單、節省空間及成本；在空間受限的電路板上，主動(dòng)式TCXO亦具備配置彈性之特性。
“一般穿戴設備都要跟手機連接傳送數據，但是不是一直永遠連接的，它的行為模式是連接、斷掉睡眠，連接斷掉。整個(gè)概念是如果可以少的次數連接，可以節省功耗。”PIYUSH SEVALIA表示，對接所花的時(shí)間越短，穿戴式設備越省電。在連接狀態(tài)下，無(wú)線(xiàn)子系統以周期休眠模式運作降低功耗，定期蘇醒接收中央系統或主機程序訊號。為了在精確的時(shí)間蘇醒，周邊無(wú)線(xiàn)設備仰賴(lài) 32 kHz 休眠時(shí)鐘的準確度，過(guò)往受到主仆休眠時(shí)鐘的誤差影響，周邊設備必須提早蘇醒，才不會(huì )錯過(guò)來(lái)自主機的訊號，但提早啟動(dòng)會(huì )增加功耗，造成功耗減損。對于可穿戴設備和便攜終端來(lái)說(shuō)，滿(mǎn)足高可靠性、小尺寸、低功耗的MEMS晶振是最優(yōu)選擇。2013年，SiTime推出首款針對穿戴產(chǎn)品的Sit153X，可以把精度做到100ppm；2014年的Sit1552將精度做到10 ppm；到了2016年公布的最新產(chǎn)品SiT156x/7x已經(jīng)將精度降低到了5ppm。
相較于傳統石英晶體之穩定性為180至200 ppm，Super-TCXO僅±5 ppm，可延長(cháng)休眠時(shí)間，并大幅節省系統功耗。
增長(cháng)迅速，傳統石英渠道對接Sitime
大聯(lián)大控股集團旗下品佳集團-凱悌公司產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)處資深總監鄭笙祥(Andy Cheng)
大聯(lián)大控股集團旗下品佳集團-凱悌公司產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)處資深總監鄭笙祥(Andy Cheng) 作為Sitime的重要渠道商，也到場(chǎng)為Sitime站臺。“SITIME近幾年的發(fā)展非?？?，可以看出SITIME原廠(chǎng)對我們的支持是非常大的。”2015年SITIME已經(jīng)排在品佳集團出貨量的第16名，預計2016年可以排到14名。
品佳集團旗下凱悌股份有限公司總經(jīng)理吳永昌表示，“過(guò)去七年間，我們與SiTime在亞洲攜手合作，親身感受到SiTime的MEMS時(shí)鐘解決方案徹底改造業(yè)界，提供更多功能、更高效能、更小尺寸、更低功耗、更加穩定。最新SiT156x/7x系列的32 kHz Super-TCXOs為效能及尺寸樹(shù)立新標竿，令傳統石英產(chǎn)業(yè)望塵莫及，我們很榮幸成為SiTime的重要伙伴，期望雙方事業(yè)都能繼續壯大”。
據了解，Sitime在過(guò)去除了使用傳統的半導體渠道，如艾睿、品佳集團，也在使用目錄型的分銷(xiāo)渠道，如DigiKEY和Mouser，“我們把原來(lái)販賣(mài)制造石英的廠(chǎng)商，讓他們可以導入我們的新技術(shù)。部分石英產(chǎn)業(yè)渠道開(kāi)始跟我們對接，來(lái)銷(xiāo)售新的產(chǎn)品和技術(shù)。”PIYUSH SEVALIA表示，目前SiT156x及SiT157x樣品已開(kāi)放客戶(hù)索取，產(chǎn)品將在2016年第二季正式量產(chǎn)。
移動(dòng)設備訪(fǎng)問(wèn)
