Una de las características más altamente promocionado de resonadores de MEMS es la integración que prometen para circuito integrado (IC), circuitos de tiempo. Fabricados en silicio con los procesos masivos de grabado, resonadores de MEMS puede en principio estar vinculados a los circuitos del oscilador y PLL en el mismo sustrato de silicio. Esto permitiría a los generadores de reloj y calendario-junto con el resonador de ocupar un solo paquete de bajo perfil de semiconductores. Este paquete, además, prestaría apoyo a técnicas de montaje de alto volumen. Incluso cuando los resonadores y osciladores de MEMS son chips separados, que podrían ocupar el mismo paquete-que sería más pequeño y más fácil de manejar que las latas de metal que en la actualidad los osciladores de cristal de la casa. Por lo tanto, de MEMS de silicio combinaciones oscilador se promueven como sustitutos de los osciladores de cristal en las computadoras, equipos de comunicaciones y los dispositivos digitales de consumo (como set-top boxes).
El atractivo de la integración
Los ingresos en dispositivos de regulación del CI, que proporcionan reloj y señales de disparo para todo tipo de circuitos electrónicos, se espera que crezca a medida que aumentan las frecuencias de reloj y la secuencia de eventos electrónicos se hace cada vez más precisos. La estabilidad de estos circuitos de silicio tiempo-que constituyen un estimado de $ 3 mil millones de mercado depende del tiempo fuera de borda de precisión de los generadores, que hoy son en gran parte de cristal de cuarzo.
Una serie de compañías de lanzamiento han propuesto sustituir los cristales laterales con dispositivos basados en silicio, sistemas microelectromecánicos (MEMS), resonadores, lo que permitirá el acoplamiento a los circuitos de sincronización IC sobre un metal semiconductor complementario de óxido (CMOS) System-on-chip (SoC).
Pero a pesar de la financiación de empresas importantes, los fabricantes de resonador no han resuelto las principales cuestiones técnicas y de fabricación. En consecuencia, será lento para desplazar menos costoso de cristal de fuentes de tiempo en los sistemas.
Barreras para la adopción
El objetivo de la integración de un solo chip (el "santo grial" para la industria de semiconductores momento) sería incluir el resonador, el oscilador, el PLL y un circuito de compensación de temperatura (TCC) sobre un sustrato de silicio. La actual estructura de MEMS de silicio basado en dispositivos utiliza un apilado morir acuerdo, ubicado en un paquete multi-chip.
Integración de un solo chip-y aceptación en el mercado de resonadores de MEMS-se ve impedida por cuatro cuestiones:
.-Coste de fabricación. La formación de una armadura mecánica requiere de tiempo mayor consumo de grabado.Además, el rendimiento del resonador de MEMS es impactado por la presencia de humedad en la cavidad de MEMS. Por lo tanto, se requieren envases especializados y la encapsulación.
.-La estabilidad de la temperatura. Cuarzo tecnología ha estado alrededor por décadas, y ofrece la temperatura y la estabilidad a largo plazo, así como productos de alta frecuencia (que se ofrecen a una prima). Primera generación de resonadores de MEMS no tienen una estabilidad de temperatura como el cuarzo y requieren de países que aportan contingentes. Esto no es probable que se produzca (lo suficiente para generar ingresos significativos) en los próximos cuatro o cinco años. Así que los resonadores de MEMS son útiles para la actualidad de menor kHz referencias de temporización frecuencia (en lugar de MHz).
.-Bajo ruido de fase. Resonadores de MEMS sufren de ruido de fase, lo que limita su utilidad en las aplicaciones de comunicaciones digitales. Penetración en el mercado podría ocurrir si se resuelven estos problemas.
.-El consumo de energía. El consumo de energía de alta frecuencia inicial y la estabilidad son importantes desafíos para MEMS de silicio en los productos de la computadora de mano.
Soluciones MEMS actualmente tienen una precisión de la frecuencia inicial que puede variar hasta en 100 partes por millón (ppm) de su frecuencia central previsto. Algunos fabricantes están reclamando una precisión de 25 ppm, aunque esto requeriría un cambio costoso de prueba y proceso de clasificación. A diferencia de cristales de cuarzo, que puede ser marcado con un láser para cortar con precisión la frecuencia de resonancia, MEMS no puede ser afinado. Es posible utilizar una fracción "-N" sintetizador de frecuencia en relación con el PLL para extraer las señales de temporización más precisa de la combinación de resonador oscilador de MEMS, pero esto elevaría el costo de la solución de sincronización, así como promover una matriz muy grande tamaño de la solución integrada. Resonadores de MEMS también requerirá digitales circuitos de compensación de temperatura, lo que contribuye a morir tamaño. Además, los circuitos de compensación aportar su propia contribución al aumento de ruido de fase y fluctuación, lo que hace que los dispositivos MEMS momento menos interesante para el mercado de las comunicaciones.
http://www.electroiq.com/index/display/nanotech-article-display/354176/articles/small-times/volume-9/issue-1/features/mems-resonators-vs-crystal-oscillators-for-ic-timing-circuits.html
Hermes Quiroz. comunicaciones de radiofrecuencia. crf
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