如今，最可靠的定時器件基於MEMS技術。汽車級MEMS定時組件的主要特點：
- 符合AEC-Q100標準（1至4級），工作溫度範圍為 -55至 +125°C
- 最寬的頻率範圍為 1 MHz至 725 MHz
- 最佳振盪器頻率穩定性為 ±20 ppm，TCXO穩定性為 ± 0.1ppm
- 最強勁，10,000g衝擊和70g振動，比石英振盪器高出30倍
- MTBF（
- 最佳質量
- 2016年QFN封裝尺寸最小，採用SOT23-5和可潤滑側翼封裝，具有最佳的板級可靠性
- 通過可編程驅動強度和擴頻實現獨特的EMI降低
- 保證在 -55°C下冷啟動
- 沒有活動下降或微跳
MEMS在汽車應用中得到驗證：
諸如加速度計和陀螺儀之類的MEMS傳感器已經在汽車應用中用作主動安全裝置多年。加速度計檢測速度的突然變化，從而導致安全氣囊膨脹並挽救生命。陀螺儀持續監控汽車行駛方向，使穩定性控制系統能夠自動更正，無形地改善操控性和安全性。 汽車MEMS傳感器不會失敗，在數百萬輛汽車數十億英里之後，這些設備已經證明可以按設計運行。同樣，MEMS諧振器非常可靠。MEMS定時解決方案採用標準半導體製造實踐，完全採用矽製造。這產生了比石英高得多的半導體級質量，如圖1所示.SiTime制定了6-sigma設計和開發理念，在出貨超過10億個單元後，沒有MEMS現場故障返回並保持不到2DPPM。如圖2所示，SiTime部件的平均故障間隔時間（MTBF）超過10億小時（轉換為FIT <1），這比典型的石英設備 [1]，[2] 好30倍。
矽MEMS製造程序：
SiTime MEMS諧振器由單晶矽製成，這是一種無缺陷材料，比鈦強15倍[3]。SiTime的諧振器採用獲得專利的MEMS First™和EpiSeal™製造程序生產，可在1100°C下對諧振器進行退火。因此，汽車環境中存在的極端溫度對MEMS諧振器沒有任何有意義的影響[4]。這種高溫程序可生產出高質量的諧振器，該諧振器採用氣密密封而無污染物。諧振器完全封裝在矽片內，使其極易抵抗外部源的損壞。MEMS 諧振器可以像標準CMOS芯片一樣處理，並使用標準IC封裝程序封裝。通過使用MEMS最先進的程序，ISO / TS 16949認證的半導體供應鍊和標準封裝程序，MEMS振盪器具有更高的質量和可靠性，以及幾乎無限的容量。
相比之下，石英振盪器製造商使用專門的供應鏈。石英晶體生長在單用途反應器中，提供的材料與硅不同，具有明顯的缺陷。必須小心地切割晶體以避免微觀缺陷區域，並且這個過程並不完美。石英振盪器的故障率為50 ppm至150 ppm，比IC可接受的高出一個數量級。此外，與石英部件一起使用的專門的封裝工藝和材料（即金屬和環氧樹脂）引入了額外的可靠性問題。
用於汽車製造的MEMS封裝功能：
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使用堆疊管芯配置組裝MEMS振盪器。 MEMS諧振器安裝在振盪器IC上，振盪器IC驅動和校準諧振器。 採用塑料注塑成型，模具採用MSL-1級封裝。 MEMS振盪器採用小至2.0 x 1.6 mm的四方扁平無引線（QFN）封裝。 與石英封裝相比，MEMS QFN封裝具有較低的外形，但它們適用於通用石英振盪器PCB焊盤佈局，並且與石英器件引腳兼容，易於直接替換。 |
此外，SOT23-5封裝允許自動視覺檢測（AVI），一種僅光學焊接接頭與X射線或電氣測試相比成本更低的檢查方法。SiTime還提供可潤濕的側面QFN封裝。該封裝的導線區域為切口，以容納額外的焊料，便於AVI。這些可潤濕的側面終端克服了檢查QFN封裝的焊點完整性的挑戰，提供最小的佔位面積，並且是石英振盪器的直接替代品。
SiTime MEMS振盪器包裝：2016、2520、3225、5032、7050、SOT23-5
此外，SOT23-5封裝允許自動視覺檢測（AVI），一種僅光學焊接接頭與X射線或電氣測試相比成本更低的檢查方法。SiTime還提供可潤濕的側面QFN封裝。該封裝的導線區域為切口，以容納額外的焊料，便於AVI。 這些可潤濕的側面終端克服了檢查QFN封裝的焊點完整性的挑戰，提供最小的佔位面積，並且是石英振盪器的直接替代品。
MEMS振盪器可減少不必要的噪聲：
在當今連接的汽車中部署的高性能信息娛樂和無線系統越來越多，要求設計人員特別注意這些系統敏感的頻率下存在的電磁能量。電磁干擾（EMI）在AI服務器 / ECU或ADAS相機模塊中可能存在問題，這些模塊依賴於大量的高速數據。
時鐘可能是噪聲的最大貢獻者，並且通常，直到資格認證的最後階段才會觀察到此EMI。這可能導致設計週期後期返工，從而導致意外延誤和成本。
為了解決這個問題，SiTime提供SiT9025，這是第一個符合AEC-Q100標準的擴頻振盪器（SSXO）。該器件具有高達4％的寬光譜範圍，分辨率為0.25％，採用小型2016封裝。SiT9025採用兩種技術降低EMI：擴頻時鐘和FlexEdge™可編程驅動強度，可以調整上升/下降時間以降低壓擺率。通過使用這些EMI降低功能，SiT9025可將噪聲降低高達30 dB。
SiT9025 SSXO以及SiT8924/25和SiT2024/25振盪器具有可編程FlexEdge™，並由SiTime的Time Machine II編程器[5]提供支持。設計人員可以在自己的實驗室中使用該工具對EMI 降低振盪器進行編程，並在不同級別上嘗試不同的技術，以實現降噪和系統性能的最佳平衡。 由於SiTime QFN器件是石英振盪器的直接替代品，它們可用於通過一致性測試，無需更換電路板或使用昂貴的元件或屏蔽
矽MEMS比較堅固耐用：
車輛受到惡劣環境的影響，例如高水平的機械衝擊和振動力會降低石英振盪器的性能並導致其失效。在這些條件下工作時，振盪器必須符合其規格。如果振盪器不可靠，則可能導致災難性故障。晶體諧振器是懸臂結構，對機械力非常敏感，導致頻率尖峰，相位噪聲和抖動增加，甚至對諧振器造成損壞
相比之下，MEMS諧振器的振動較小，因為它們的質量比石英諧振器小1000至3000倍。這減小了由振動引起的加速度施加到諧振器的力。SiTime的MEMS諧振器是剛性結構，在體內模式下在平面內振動，這種幾何結構具有固有的抗振性。這使得MEMS振盪器具有較低的g靈敏度等級，其以ppb / g表示並且表示由加速力引起的頻率變化。SiTime的汽車級振盪器在2016年的小型塑料封裝中可提供0.1 ppb / g的性能。石英器件必須使用大型專用封裝才能實現低g靈敏度性能。
MEMS振盪器還具有抵抗電源噪聲的彈性，當電源和電路板上的其他設備打開和關閉時，電源噪聲會被放大。這會增加輸出時鐘的抖動，並對系統時序餘量產生負面影響。例如，在ADAS系統中，當抖動惡化時，它會影響數據從傳感器發送到決策引擎的速度。在車輛周圍環境不斷變化的道路上，數據傳輸的滯後可能是毀滅性的。
SiTime 的 SiT9386 / 87差分振盪器具有RMS相位抖動（隨機），典型值小於300 fs，電源噪聲抑制（PSNR）為0.02 ps / mV。這些器件非常適用於自動駕駛和汽車 10G / 40G / 100G汽車乙太網應用中的高性能 AI處理，這些應用需要處理從攝像機，雷達，激光雷達和其他傳感器捕獲的大量關鍵數據。
為了模擬現實條件下器件的性能，SiTime在各種條件下測試了各種類似規格的振盪器，包括使用標準化測試方法的正弦振動和隨機振動。如圖6和圖7所示，SiTime的MEMS振盪器在抗振動和電路板抗噪聲有優異的表現。閱讀有關測試的更多信息方法和測量結果，參考SiTime技術論文MEMS和基於石英的振盪器的衝擊和振動性能比較 [6]以及矽MEMS振盪器的彈性和可靠性 [2]
精確打造的動態性能：
除了衝擊，振動和電源噪聲之外，汽車系統還受到其他環境條件的影響，例如快速的溫度變化和氣流，這些也會干擾定時信號。雖然今天的汽車使用計時設備，從信息娛樂系統到備用攝像機，但自動駕駛系統需要更嚴格的時序規格。精密GNSS接收器和V2X通信系統是一些應用示例，需要極其準確和穩定的時序，不會受到環境壓力因素的干擾。
最新一代 MEMS定時解決方案基於Elite Platform™，旨在在各種動態條件下保持非常緊湊的穩定性。 該平台採用DualMEMS™架構和TurboCompensation™溫度傳感技術 [7]，在環境壓力下提供卓越的頻率穩定性。SiTime的SiT5186 / 87和SiT5386 / 87 TCXO（溫度補償振盪器）可提供 ±0.1 ppm的穩定性，並可在快速溫度變化，氣流，衝擊，振動和電源噪聲下保持穩定性。
MEMS振盪器：
下表列出了SiTime的汽車MEMS振盪器系列 [8]。
1.與SiTime代理商：品佳集團SiTime PM聯繫，以獲得≤±10 ppm的穩定性選項。
2.聯繫SiTime代理商：品佳集團SiTime PM獲取95°C和105°C的產品。
3.可提供可濕性側翼包裝
SiTime定時產品具有可編程架構，可實現超短的交付週期，並允許設計人員從一系列規格中進行選擇，包括工作範圍內的任何頻率，精度為小數點後六位。生產數量（任何配置）在3到5週內可用。樣品可在一周內訂購和接收。或者，設計人員可以使用Time Machine II™編程器在他們自己的實驗室中即時編程即時樣品。
所有SiTime組件均符合無鉛，符合RoHS和REACH標準。 SiTime為所有生產振盪器提供終身保修，確保產品符合規格且無缺陷。
摘要：
越來越多地使用車載電子系統增加了對可靠的汽車級參考定時組件的需求。當今最高質量的汽車定時解決方案基於MEMS定時技術，這種技術本質上比石英技術更強大。矽MEMS定時元件採用IC行業開發的嚴格控制和標準製造。這些程序和標準與SiTime專有的MEMS和模擬IC相結合
技術帶來了超高品質的產品。由於這些定時器件基於矽片，因此符合AEC-Q100標準，與AEC-Q200相比具有更高的認證要求。
基於MEMS的定時解決方案可提供任何頻率，更寬的溫度範圍，更嚴格的頻率穩定性，更好的封裝選擇，可編程EMI降低功能，高質量和可靠性以及更短的交付週期。最重要的是，SiTime的MEMS振盪器能夠承受惡劣汽車環境中存在的振動，電噪聲，快速氣流和溫度瞬變，同時繼續在規格範圍內可靠地運行。 這種可靠性以及SiTime產品的靈活性使其成為未來功能豐富的車輛的理想選擇。
參考：
[1] SiTime可靠性計算應用說明：
https：//www.sitime.com/sites/default/files/gated/AN10025-SiTime-Reliability-Calculations.pdf
[2]數據來源：指定公司的可靠性文件。 SiTime彈性和可靠性應用說明：
https：//www.sitime.com/sites/default/files/gated/AN10045-SiTime-Resilience-Reliability-MEMS-Oscillators_0.pdf
[3]與246至620MPa的鈦相比，矽的極限強度（或拉伸強度）為5,000至9,000MPa（兆帕，壓力測量）。
[4] SiTime MEMS First™和EpSeal™工藝應用說明：
https：//www.sitime.com/sites/default/files/gated/AN20001-MEMS-First-and-EpiSeal-Processes.pdf
[5] Time Machine II™編程器：
https：//www.sitime.com/time-machine-oscillator-programmer
[6] SiTime衝擊和振動比較技術論文：
https：//www.sitime.com/sites/default/files/gated/AN10032-Shock-Vibration-Comparison-MEMS-and-Quartz-Oscillators.pdf
[7] SiTime DualMEMS和TurboCompensation溫度傳感技術論文：
https：//www.sitime.com/sites/default/files/gated/TechPaper-DualMEMS-Temp-Sensing-2018.pdf
[8] SiTime汽車解決方案：
https：//www.sitime.com/solutions/automotive