關鍵字：晶振石英 應用市場 MEMS振蕩器 科學實驗模塊
應用需求呈多樣化
 EPSON(中國)有限公司電子元器件市場和銷售總監(jiān)程偉民 |
石英晶體振蕩器從功能分類上講，可分為SPXO標準頻率晶體振蕩器、VCXO壓控頻率晶體振蕩器、TCXO溫度補償晶體振蕩器和OCXO恒溫晶體振蕩器等。在應用范圍上，石英晶體振蕩器已被廣泛應用于消費、通信、工業(yè)、汽車等電子行業(yè)中，并且現(xiàn)階段各領域?qū)κ⒕w振蕩器產(chǎn)品都提出了不同的使用要求。
EPSON(中國)有限公司電子元器件市場和銷售總監(jiān)程偉民詳細分析道：“例如，在通信行業(yè)，隨著通信頻率和帶寬的提高，在要求石英晶體振蕩器基頻頻率提高的同時，還強調(diào)石英晶體振蕩器的相位噪聲和相位抖動必須減少，以滿足通信質(zhì)量的要求。在汽車和工業(yè)應用中，往往會面對高溫等嚴酷的工作環(huán)境，這對于石英晶體振蕩器的可靠性提出了更高的需求。而在消費電子領域，除了產(chǎn)品的小型化之外，還必須考慮成本最優(yōu)化，以滿足激烈的市場競爭要求。”
為了實現(xiàn)產(chǎn)品的小型化設計，泰藝電子股份有限公司通過多項專利技術，如封蓋后分離的壓電諧蕩組件制造方法、時頻組件制造方法及照相制版腐蝕技術等，以半導體加工技術發(fā)展SLAM制造工藝，有效控制成本，積極開發(fā)微小型化石英產(chǎn)品。
該公司產(chǎn)品經(jīng)理謝寬洲表示，未來SMD型石英晶振的市場需求將會持續(xù)增大，目前泰藝電子已完成多項高精度及小型化SMD型石英組件，如2.0x1.6x0.5mm高精度SMD石英晶體振蕩器及2.5x2.0x0.9mm高精度石英晶體振蕩器，并正向更小型的1.6x1.2 mm產(chǎn)品邁進。另外，公司還推出了包括符合通信設備Stratum 3及Small cell專用的7.0x5.0mm及5.0x3.2mm SMD型TCXO溫度補償石英振蕩器，以及次世代小型化SMD型VCXO可變電壓控制石英振蕩器等產(chǎn)品，均可充分供應高速網(wǎng)絡與通信設備市場所需。
作為本土供應商的代表，北京晶宇興科技有限公司王佳彬介紹說，隨著便攜式電子設備薄型化的設計趨勢，晶振產(chǎn)品在小尺寸開發(fā)上要求能夠?qū)崿F(xiàn)從直插到貼片的各種尺寸。另外，針對不同的應用環(huán)境，也要求晶振產(chǎn)品能夠滿足更寬的工作溫度范圍，如：工業(yè)級應用要求的-40～85度、汽車級應用要求的-40～125度；軍品級應用要求的-55～125度。同時，產(chǎn)品的輸出形式也要多樣化，其中包括SINE、TTL、CMOS、LVPECL、LVDS、HCSL等。目前，晶宇興推出的產(chǎn)品規(guī)格最小可達到2520，同時2016(2.0x1.6mm)也正在加緊研發(fā)之中。據(jù)介紹，晶宇興目前產(chǎn)能主要以石英晶體振蕩器為主，貼片晶體和振蕩器合計產(chǎn)能約為8kk/月，其中包括汽車級、軍品級、工業(yè)級。
通信領域進入高頻化
另一個重要趨勢是，隨著通信技術、無線網(wǎng)絡的發(fā)展，加上影音視頻的發(fā)達，帶動無線與有線網(wǎng)絡傳輸量增加，這些讓市場對于石英頻率組件的高頻系列產(chǎn)品需求不斷提高。
“隨著移動通信市場的持續(xù)熱絡，帶動了無線網(wǎng)絡設備端與通信基礎建設市場的迅猛成長，尤其是在數(shù)字高清影音產(chǎn)品取代傳統(tǒng)影音器材的影響下，用戶對高頻、低噪聲及小型化SMD石英組件的需求也隨之增加。”據(jù)謝寬洲介紹，泰藝電子正積極開發(fā)適合網(wǎng)絡通信業(yè)應用的TCXO溫度補償石英振蕩器、VCXO電壓控制石英振蕩器以及高頻石英振蕩器，配合既有的歐美市場并擴大中國及印度等新興市場，成為泰藝電子未來發(fā)展的主要目標之一。
 北京晶宇興科技有限公司經(jīng)理王佳彬 |
近期，EPSON推出了基頻可達到3GHz的EV1409壓控石英聲表面波振蕩器以滿足光纖通信的要求。程偉民表示，目前晶振產(chǎn)品在技術開發(fā)上的主要趨勢體現(xiàn)在更高的基頻、更好的相位噪聲和相位抖動參數(shù)等指標，以滿足高通信帶寬的需求，為此，EPSON公司開發(fā)了石英聲表面波振蕩器和高基頻振蕩器等產(chǎn)品，來滿足該應用要求。此外，EPSON還推出了應用光刻石英加工技術的SG-210等石英晶體振蕩器以針對產(chǎn)品小型化和降低成本的要求；還推出了新一代的可編程石英晶體振蕩器產(chǎn)品SG-8003系列，從而實現(xiàn)了對市場供應的快速響應。
另據(jù)透露，基于對未來石英晶體振蕩器市場需求增長的預測，EPSON在今年加大投入對SPXO 等產(chǎn)品的產(chǎn)能進行提升；同時為了增強產(chǎn)品市場競爭力，EPSON還利用全新的光刻石英加工技術，相對于傳統(tǒng)的機械加工方式，大大減少了石英晶片的加工成本。
“通信技術的快速發(fā)展、數(shù)據(jù)傳輸速度的不斷提高，帶動了晶振產(chǎn)品頻率的提升；同時在可穿戴設備、智能家居及物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應用的BLE、ZigBee等技術對晶振也提出了低功耗的要求。”村田(中國)投資有限公司產(chǎn)品工程師馬廣良說。目前村田正在開發(fā)1612尺寸(1.6×1.2mm)的高精度石英晶體振蕩器以及用于車載的汽車級晶振產(chǎn)品。其中，1612尺寸晶振——XRCFD-F/XRCMD-F系列能夠滿足Wi-Fi/BT等無線通信對時鐘精度的要求，且具有出色的質(zhì)量、良好的量產(chǎn)性和性價比，適用于可穿戴設備、通信模塊等應用。在汽車電子方面，村田開發(fā)的2016尺寸(2.0x1.6mm)車載用水晶振蕩子——XRCGB-F-A系列符合汽車電器件可靠性測試標準AEC-Q200，在-40～+125℃的溫度范圍內(nèi)的溫漂被控制在+/-35ppm之內(nèi)，滿足了汽車Ethernet等下一代車載LAN和圖像處理器等對晶體的精度要求。目前這兩款產(chǎn)品均已開始量產(chǎn)。
傳統(tǒng)晶振vs.MEMS振蕩器
近年來，來自于MEMS振蕩器等新型產(chǎn)品的沖擊也在影響著石英晶振市場的發(fā)展。“盡管與傳統(tǒng)晶體振蕩器相比，MEMS振蕩器在交貨周期、供貨靈活度等方面有較為明顯的優(yōu)勢，但其在電流和抖動值上略差。”王佳彬認為，現(xiàn)階段在對精度要求較高、高速通信或需要極佳信噪比性能的應用中，仍然會以傳統(tǒng)晶體振蕩器為主；而在對價格較為敏感、對抖動值要求不高的市場中，MEMS振蕩器則可能會更有應用優(yōu)勢，不同技術類型的產(chǎn)品將在各自的市場領域中獲得自己的發(fā)展空間。
 村田(中國)投資有限公司產(chǎn)品工程師馬廣良 |
對此，馬廣良表示認同：“晶振作為廣泛應用的時鐘元件，具有精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，未來仍會保持較大的市場份額，MEMS可能會占有部分對小型化要求較高的市場或某些特定的應用場所中。”
程偉民還補充道，相對硅基材料的MEMS振蕩器，傳統(tǒng)石英晶體振蕩器的優(yōu)勢還是在于頻率穩(wěn)定的特性。最早選用石英的壓電效應來制作石英晶體振蕩器，就是基于石英材料的穩(wěn)定性，例如在全溫范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定度，而硅材料隨著溫度的變化其電子遷移率有很大變化，很難控制，經(jīng)過數(shù)字溫度補償后，又帶來了相位噪聲和相位抖動較大，功耗增加等問題。
所以，目前硅基MEMS振蕩器還只應用于對頻率特性要求不高的應用領域，而對頻率特性較高的通信等市場的TCXO、VCXO產(chǎn)品全部還是應用石英晶體振蕩器。
展望未來市場的發(fā)展，謝寬洲指出，對于局端應用的網(wǎng)通設備及電子產(chǎn)品來說，新型器件要想能夠順利替換發(fā)展歷史及技術都很成熟且兼具高精度及低耗能的石英振蕩器，仍有很多障礙需要克服。“石英本身擁有溫度系數(shù)小、高Q值(即低損耗)的物理特性，再加上石英原料取材容易的經(jīng)濟特性，因而成為廣泛應用在各類電子設備中的基本組件，以石英為基礎的頻率組件在精準度、溫度漂移、相位噪聲等指標性能上，比硅材料要表現(xiàn)更優(yōu)異。”他說。
移動設備訪問
