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Silicon Laboratories

Die Si50x-Oszillatoren sind kleiner, zuverlässiger, höher integriert und weisen eine geringere Alterung auf als derzeitige Takt-ICs. Dafür sorgt die monolithische Architektur, die den MEMS-Resonator zusammen mit den CMOS-Oszillatorschaltkreisen auf einem Die vereint. Die Vorteile dieser Integration sorgen für eine neue Ära im Timing-Bereich:

  • CMEMS-Oszillatoren können in hohen Stückzahlen in CMOS-Fabs mit einheitlichen Foundry-Linien gefertigt werden, die das Wafer Probing ganzer Oszillatorsysteme und somit neueste Qualitäts- und Prozesssteuerungen unterstützen.
  • CMEMS-Technologie ermöglicht garantierte Datenblatt-Performance mit zehnJahren sicherer Frequenzstabilität und verhindert Abweichungen nach dem Löten (Solder Shift), bei Load Pulling, UDD-Abweichungen, über den Betriebstemperaturbereich und bei Vibrationen und Stößen. Die garantierte Betriebslebensdauer ist zehnmal länger als bei vergleichbaren Quarz- und MEMS-Oszillatoren.
  • In CMEMS-Oszillatoren ist der MEMS-Resonator eng mit CMOS-Temperatursensor- und Kompensationsschaltkreisen gekoppelt. Dies garantiert einen stabilen Frequenzausgang bei Temperaturspitzen und über den gesamten industriellen Temperaturbereich. Damit ergibt sich ein vorhersagbarer, zuverlässiger Frequenzsollwert über der langen Lebensdauer.
  • CMEMS-Resonatoren werden passiv kompensiert – mit Materialien, die das Temperaturverhalten innerhalb des Designs ausgleichen.
Mike Petrowski, Vice President und General Manager für Silicon Labs’ Timing-ICs: „Die Si50x CMEMS-Oszillatoren vereinen die Vorteile bei der Herstellung einer Single-Die MEMS-Lösung und bieten die besten Eigenschaften herkömmlicher Quarz-Oszillatoren.

Mike Petrowski, Vice President und General Manager für Silicon Labs’ Timing-ICs: „Die Si50x CMEMS-Oszillatoren vereinen die Vorteile bei der Herstellung einer Single-Die MEMS-Lösung und bieten die besten Eigenschaften herkömmlicher Quarz-Oszillatoren.Silicon Laboratories

Die Si50x CMEMS-Oszillatoren unterstützen jede Frequenz zwischen 32 kHz und 100 MHz. Zur Auswahl stehen die Frequenzstabilitäten ± 20, ± 30 und ± 50 ppm über den erweiterten kommerziellen (-20 bis 70 °C) und industriellen (-40 bis 85 °C) Betriebstemperaturbereich. Die CMEMS-Oszillatoren sind im Feld sowie ab Werk programmier- beziehungsweise einstellbar, so zum Beispiel stromsparende und geringphasige Jitter-Modi, einstellbare Anstiegs-/Abfallzeiten und eine polaritätskonfigurierbare Output-Enable-Funktion.

Die Si50x CMEMS-Oszillatoren erübrigen Lieferprobleme, wie sie bei herkömmlichen Quarz-Oszillatoren auftreten können. Sie werden von SMIC gefertigt, einer Halbleiter-Foundry, die in China zu den größten und modernsten Chip-Fertigungsstätten zählt. Diese strategische Foundry-Beziehung verbessert die Fertigungs- und Liefergarantie durch hohen Ausstoß und umfangreiche Qualitätskontrolle. Da CMEMS-Oszillatoren integrierte monolithische ICs sind, werden sie in gängigen vierpoligen Vergussgehäusen ausgeliefert, was ebenfalls zu einer berechenbaren und zuverlässigen Lieferung beiträgt.

Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des im Si50x-IC befindlichen Resonators.

Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des im Si50x-IC befindlichen Resonators.Silicon Laboratories

Die Si50x-Varianten lassen sich über das Internet kundenspezifisch anpassen. Muster stehen innerhalb von zwei Wochen zur Verfügung. Optional ist auch eine sofortige Auslieferung möglich. Die Programmierung erfolgt dann im Feld, am Standort des Kunden – und zwar über Vertriebspartner von Silicon Labs. Die Si50x-Oszillatoren sind Pin- und Footprint-kompatibel zu bestehenden Quarz- oder MEMS-Oszillatoren. Die Baureihe enthält vier Produkte:

  • Si501 Single-Frequenz-Oszillator mit Output-Enable-(OE-)Funktion,
  • Si502 Dual-Frequenz-Oszillator mit OE und Frequency-Select-(FS-) Funktion,
  • Si503 Quad-Frequenz-Oszillator mit FS,
  • Si504 ist ein voll programmierbarer Oszillator für alle möglichen Konfigurationsfunktionen mit einer einpoligen Schnittstelle für die Frequenz-Feineinstellung in Parts per Billion.
Der Si504 ist ein voll programmierbarer Oszillator für alle möglichen Konfigurationsfunktionen.

Der Si504 ist ein voll programmierbarer Oszillator für alle möglichen Konfigurationsfunktionen.Silicon Laboratories

Produktionsstückzahlen der Oszillatoren sind in drei 4-Pin-DFN-Standardgehäusen lieferbar: 2 mm x 2,5 mm; 2,5 mm x 3,2 mm und 3,2 mm x 5 mm. Die Preise beginnen bei je 0,44 US-$ (ab 10.000 Stück). Um die Evaluierung und Applikationsentwicklung mit den CMEMS-Oszillatoren zu vereinfachen, eignet sich das Evaluierungskit Si501-2-3-4-EVB. Es enthält einen vorprogrammierten Si504-Baustein und bietet offene Sockel in jeder Gehäusegröße.