僅僅一個詞:" 塑料" 
　　根據(jù)以上描述, MEMS-first 可以使用任意標(biāo)準(zhǔn)封裝: SOIC, SSOP, BGA, CSP 或 QFN. SiTime 選擇QFN類型的塑料注塑封裝, 為實現(xiàn)高可靠性, 低引線等效電感, 良好的溫度特性, 靈活的管腳布局和低成本. 相比之下石英晶體昂貴的特殊材料: 陶瓷或金屬封裝. 圖 8和圖 9描述了QFN類型的封裝和引線框架結(jié)構(gòu), 與目前的3.2x5.0 mm 石英振蕩器布局兼容.
第一代的SiTime 振蕩器提供有2.0x2.5mm, 2.5x3.2mm 和 3.2x5.0mm尺寸 及0.85 mm高度的封裝, 與目前的石英振蕩器PCB兼容. 兩個產(chǎn)品系列包括SiT8002可編程振蕩器和SiT11xx固定頻率振蕩器, 具備相同的規(guī)范和性能, 因此客戶使用可編程版本進行設(shè)計和測試而使用固定頻率的版本用于生產(chǎn)制造. 產(chǎn)品的頻率范圍1 至 125 MHz, 各種溫度變化, 電壓變化和老化效應(yīng)下的頻率誤差范圍是+/- 100 至 +/-50 ppm. 這些規(guī)范與普通消費類, 工業(yè)和計算機應(yīng)用的石英產(chǎn)品相類似. 基于性能和成本考慮, SiTime 估計70%的表面貼裝石英振蕩器市場將會轉(zhuǎn)換到第一代MEMS振蕩器. SiTime 已經(jīng)可以提供MEMS振蕩器工程樣片, 量產(chǎn)計劃在Q4 2006年.

圖 8: QFN類型 3.2x5.0 mm 引線框架, MEMS 裸片置于CMOS 驅(qū)動器裸片上, 貼裝和邦定到引線框架.

圖 9: 封裝成型之前的 SEM 照片, MEMS 裸片置于CMOS 驅(qū)動器裸片上

MEMS振蕩器和全新硅工業(yè)的誕生 
 　　電子工業(yè)的新技術(shù), 使得集成非常小的高Q值低ppm 的單個或多個諧振器成為現(xiàn)實,并且成本低于石英晶體產(chǎn)品. 一些頗有價值的應(yīng)用包括:

消費類和計算機產(chǎn)品 
　　筆記本計算機, 數(shù)碼相機, 游戲機, VCD, 便攜式媒體播放器, 機頂盒, 高清電視和打印機等幾乎所有消費類電子產(chǎn)品目前均需消耗石英產(chǎn)品. 例如, PC主板需要數(shù)顆石英晶體,石英振蕩器, VCXO和CMOS PLL芯片.
MEMS-first諧振器是CMOS兼容的, 可以與PLL, 邏輯電路和模擬電路集成, 減少EMI,布線復(fù)雜度和減小時序電路面積達70%. MEMS-first諧振器以振蕩器的形式焊裝, 不需要外接任何電容或電阻, 節(jié)省了額外的PCB空間, 不存在晶體起振的問題和布線干擾問題. 圖 10展示了SiTime振蕩器于石英振蕩器外接器件的比較.

圖 10: 方框圖描述了SiTime 振蕩器的簡單連接, 相比于需要額外器件連接的石英晶體. SiTime 振蕩器還不容易受干擾的影響, 貼裝可以遠(yuǎn)離ASIC. SiTime 振蕩器與石英晶體連接ASIC 一樣使用, 僅僅需要驅(qū)動Xin 引腳而使Xout 引腳開路.

汽車應(yīng)用 
汽車工業(yè)以TS16949:2002質(zhì)量和可靠性強硬政策著稱, IATF 和 JAMA開發(fā)了更廣泛的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn). 關(guān)注共同的環(huán)境性能問題諸如溫度, 濕度, 沖擊和振動. 對于汽車應(yīng)用, 新的MEMS-first 諧振器在物理特性上, 在設(shè)計上, 在制造工藝上比石英晶體更加優(yōu)越.
如前所述, 硅諧振器在1000°C 溫度下退火. 因此, 正常操作溫度本質(zhì)上對它無任何影響. 器件的其它部份是標(biāo)準(zhǔn)的, 溫度和可靠性限制被很好地符合. 實際上, 最終的振蕩器操作溫度不是被諧振器所限制, 而是被標(biāo)準(zhǔn)CMOS電路和封裝所限制.
相比于石英晶體, 硅諧振器對沖擊和振不敏感, 因為硅諧振器具有更多的基本諧振模式.

封裝失效發(fā)生在諧振器之前本質(zhì)上不能使諧振停止. 
SiTime的MEMS-first振蕩器建立在6- sigma標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上, 無論是MEMS裸片和驅(qū)動IC, 并使用符合汽車質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的封裝. 使用0.18 m標(biāo)準(zhǔn)CMOS半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)的0.4 m最小尺寸諧振器, 正常的結(jié)果是對于初始頻率分布, 品質(zhì)因素和插入損耗具有高成品率和極緊密的特性分布.

圖 11: MEMS-first 諧振器的圓晶測試圖顯示成品率超過98%. 此例中, 綠色方塊表示測試良品, 黃色方塊表示壞品. 成品率通常很高, 由于工藝流程縮短, 器件很小, 以及使用了控制良好的CMOS 加工工藝.

無線應(yīng)用 
這項技術(shù)早期的應(yīng)用目標(biāo)之一是緊湊型無線節(jié)點, 它需要集成一個或多個諧振器. 工作在315, 433, 868, 以及 915 MHz 頻段的無線節(jié)點受益于抖動<20 ps RMS 和+/-50 ppm特性的第一代振蕩器, 節(jié)約超過50%的節(jié)點空間. 一顆, 兩顆或者更多的MEMS-first諧振器可能集成到單一的裸片上, 對于無線應(yīng)用要求32.768 kHz的振蕩器用于實現(xiàn)低功耗喚醒和實時時鐘, 而高頻率振蕩器用于實現(xiàn)發(fā)送, 接收和處理功能.

Moore定理應(yīng)用于MEMS-first諧振器 
新諧振器更激動人心的特性之一是它隨著工藝尺寸的縮減而縮減. 所有常規(guī)MEMS產(chǎn)品由舊的生產(chǎn)線移植. 然而, SiTime的諧振器技術(shù), 縮減CMOS尺寸的優(yōu)越之處還提高了諧振器的性能. SiTime的SiT8002 MEMS諧振器電極間距0.4 m, 限制了加在CMOS振蕩器上的電信號數(shù)量. 在下一代產(chǎn)品, 減少電極間距將增加振蕩器感應(yīng)信號數(shù)量, 提高信噪比, 提供更好的相位噪聲和抖動性能. 下一步的MEMS-first性能更高成本更低.這趨勢與石英晶體恰恰相反, 對于石英晶體, 更小的尺寸意味著更差的性能和更高的成本.

表 1: 石英晶體技術(shù)和 MEMS-first 諧振器技術(shù)的比較. 本表格描述的是共同的技術(shù)特征不包括例外情形. 帶星號表示的數(shù)據(jù)在精確實驗室測試下可能要高出10 倍.

下一代MEMS振蕩器 
技術(shù)繼續(xù)往前, 引入到市場的MEMS振蕩器將具備更高頻率和更低的相位噪聲, 并且保持與MEMS-first 封裝技術(shù)同樣的尺寸和成本的好處. 蜂窩電話的應(yīng)用將受益于第二代產(chǎn)品. 研究表示這種技術(shù)在當(dāng)前的GSM和CDMA手機TCXO應(yīng)用在2008年成熟.
SiTime的下一代產(chǎn)品系列將是32.768 kHz 的振蕩器. 

附加說明: 諧振器和振蕩器
諧振器是振蕩于諧振頻率的小型機電單元, 必須通過驅(qū)動電路產(chǎn)生電輸出. 振蕩器是諧振器和驅(qū)動電路的組合. MEMS諧振器和石英晶體完全不同: 不同的機械特性, 不同的電氣特性, 不同的工藝技術(shù)和不同的驅(qū)動電路, 甚至于尺寸也不同, MEMS諧振器比石英晶體具有更小的尺寸. 晶體與石英晶體通常是同意詞.