Silicon Labs的独创CMOS上的MEMS振荡器

Silicon Labs近日推出了其颇为满意的一款产品-基于MEMS的Si50x振荡器。其关键创新点在于使用Silicon Labs专利的CMEMS技术，CMEMS技术是把MEMS架构直接构建于标准CMOS晶圆上，从而获完全集成的高可靠“CMOS+MEMS”单晶片解决方案。

图1 CMEMS的多层结构图(分离图)

Silicon Labs副总裁兼时序产品总经理Mike Petrowski介绍，推出Si50x系列产品主要是填补公司在大众市场的产品空白，比如数码相机、存储和内存、ATM机、POS机、打印机等。虽然是满足批量市场，但是Si50x的性能也还是很出众的，总结起来就是成本更低、尺寸更小、更可靠、更高集成度、更加便利性。

Silicon Labs副总裁兼时序产品总经理Mike Petrowski

低成本：Si50x是在CMOS工厂大批量生产制造，工厂具有标准生产线，从而大幅降低了生产成本。

小尺寸：其质量比石英晶体减小了61000倍，采用标准CMOS IC制造工艺能够生产出三种工业标准的封装尺寸：2mm*2.5mm、2.5mm*3.2mm和3.2mm*5mm。

高可靠性：这与几个方面的改进有关系，其一是与选用的材料有关，Si50x采用SiGe材料，(见图2)，这样做的好处是，当温度升高时，芯片上的SiGe会变硬，而其中的氧化槽会变软，这一软一硬的相互补充，就可以使器件的频率漂移接近于0。其二是因为整个MEMS在CMOS之上，很近的距离使温度传感器的工作效率更高，响应速度也更快。其三，固定方式的不同，传统的晶体振荡器只有2个锚点，而Si50x有周围四个加中心一个的5锚点固定(参见图3)，更耐得住冲击和振动。

图2 Si50x的材料可以产生被动温度补偿

图3 Si50x的5个锚点很牢靠

便利性：此产品与现有的石英或者MEMS振荡器引脚和封装兼容，可以实现快速替换。Si50x包括四类产品，单频率振荡器Si501、双频率振荡器Si502、四频率振荡器Si503和完全可编程的振荡器Si504，可以根据使用需要实时调节频率。

此外为了方便CMEMS振荡器评估和应用开发，Silicon Labs还提供Si50-1-2-3-4-EVB评估套件。

Mike还很介绍说，两年前公司就开始和中芯国际合作开发采用CMEMS技术的生产线，初次采用CMEMS技术生产出来的Si50x产品能有如此出色的性能，他们也感到很高兴(也可以理解为比预期的好)。当被问及花费这么大精力研究的应用CMEMS技术生产线是否仅仅用于Si50x的生产，Mike说，未来会考虑用于性能更高产品的生产。在此我个人的理解，CMEM工艺的研究的最终目标一定是服务于全产品系列的，但是首先用于Si50x，应该是在测试和检验这一工艺的性能和市场的接受度。

Mike还顺便解释了，现在Silicon Labs的产品由几年前的无晶体振荡器转向了MEMS振荡器，是因为后者工艺更简单，开发周期更短。