凡是能够产生周期性变化波形的电路，即可称为振荡器(谐振器和驱动电路的组合)，是电路系统中用做周期、频率、时间等的主要参考依据，也可用于广播系统中做为载波产生器，或是应用于一般超外差接收机的机内振荡器，以和接收的高频无线电波相抵消，产生标准中频信号。振荡器的振荡频率，虽然会依电路设计及所用元器件的不同而异，但如何将频率维持固定不变，是对振荡器最基本的要求。其中，谐振器的质量至关重要。
SiTime公司：It’s about time！
从“时间”出发
在过去30年中，石英因具有非凡的机械和压电特性，一直是时钟器件的良好选项；然而由于其基材成本昂贵，可靠性不理想、无法集成到硅晶圆上；加上制造时间长、与CMOS不兼容、一种封装只能对应一种频率(非工业标准的制造和封装方法)，以及对热、冲击和振动敏感等缺点，使得硅MEMS(微机电系统)振荡器顿时成为人们希望之所系。凭借着相对简单的谐振腔制造工艺，高容量的市场和潜在的低成本优势，MEMS振荡器可以100mm(4英寸)、150mm(6英寸)和200mm(8英寸)晶圆工艺制造，比起使用小于100mm的矩形圆晶制造石英振荡器，吸引力显然要大的多。
美中不足的是，MEMS的长时间稳定性不足、温度迟滞现象，以及硅材料高达30ppm/oC温度系数的频率，会导致多晶疲劳老化和封装污染漂移等棘手的技术问题──因为谐振单元非常小，以至于对表面细小颗粒和污染非常敏感；一个单原子层的污染能使MEMS谐振器的频率漂移超出典型石英振荡器的规格。此外，MEMS由于在封装上并未有大幅突破，可观的封装成本多少也限制了取代石英振荡器的进程。 如今，随着一家着力于时钟解决方案提供商──SiTime的出现，这一切，似乎又有了曙光重临的契机。掌理SiTime战略联盟事宜的Joe Brown和担任市场销售副总裁一职的John McDonald，日前特地来京与媒体会晤，自豪地展示这项划时代的新技术。一开场，他便以一句“It’s about time”，简捷扼要地为这家诞生仅有一年半历史的年轻公司，做了令人印象深刻的开场白及明确的市场定位；一来点出他们的产品和“时间”有关，二来表明他们是“Help time to market”的一支专业技术团队。
“人才”是SiTime得以不同凡响的一项有力生存后盾，SiTime表示，这项突破MEMS应用局限的关键性技术发明者──出身于Robert Bosch公司的科学家Markus Lutz和Aaron Partridge已加盟SiTime。凭借MEMS-first和EpiSeal封装技术横空出世的利剑在手，不仅成功让硅谐振器可以符合工业标准的低成本塑料封装，也解决了维持洁净真空的问题，消除了空腔污染物和老化现象，同时减轻了温度补偿和漂移的复杂性，使得 阻碍早期MEMS谐振器的成本问题和技术障碍均被顺利清除。
MEMS-first和EpiSeal magic技术
改善生产效益和封装困局
MEMS-first技术奠基于200mm SOI(Silicon. on insulator)、0.18μm CMOS工艺，每片晶圆可产出50,000k裸片！单就生产经济效益就足让人刮目相看。若进一步细剖其制造工艺(如图2所示)，它是以10μm SOI玻璃绝缘层为起始，向下蚀刻0.4μm形成谐振腔原型后，注入硅氧化合物将刻蚀层覆盖，然后在晶圆上置入外延反应器，以在表面生成硅和多晶硅薄层；接着，移除通孔上玻璃形成的谐振器，再重新置入外延反应器，并于1,000℃下清洁除去污染。由于通孔呈密封关闭状态，并覆有厚单晶和多晶聚合物，通过高温加热后，可移除微裂纹和缺陷，使MEMS谐振器密封于极其洁净的真空腔内。
SiTime表示，厚多晶覆盖机械强度极高，能承受封装注塑过程的几百个大气压力，并不会损伤芯片本身。经过抛光，晶圆依然像未经处理般崭新。
最后，再通过金属线和键合步骤，即完成多芯片或片上系统封装的振荡器。顺带一提的是，只要避免在多晶覆盖处放置晶体管，MEMS谐振器顶层是可以堆栈CMOS电路的。MEMS-first硅谐振器仅由经过高温淬炼后的硅，以及硅二氧化物制造而成，归结MEMS-first技术的优势在于：
1. 抗老化：“初始频率偏移、温度系数和老化”，是评价振荡器的3个主要频率误差项指标，测量的总频率误差以ppm表示，其值越低越好。Stanford的测试结果证明，在特定仪器精度下，该谐振器一年的漂移小于1ppm；而根据SiTime公司内部的测试显示，在限定测试容限下，MEMS-first硅谐振器经过两星期的升温，漂移小于0.05ppm。这归功于极度清洁的谐振腔和稳定性极好的高温退火(annealing)谐振器材料。这又是另一项石英晶振望而兴叹之处，由于石英晶体在573oC时晶格将发生退化，因而限制了石英的最大退火温度，无法在硅片上进行表面改造工艺。纵使实验室级石英振荡器能将老化效应降至小于0.1ppm，但这往往须以数百美金/片为代价。
2. 低温迟滞：超洁净MEMS-first谐振器经过测试，固有迟滞在±0.2ppm以下。对照石英晶体的情况，造成其热迟滞的原因是缘于真空腔的污染、支撑应力和各种原因未明的效应，污染材料使晶体在极端温度下浓缩蒸发，使晶体在起振和关断时产生频率迟滞现象；加上晶体本身对最近工作状态有记忆效应，都是不利因素。
3. 生产效率：SiTime的MEMS共振器在低成本CMOS晶圆代工厂以0.18μm模块蚀刻在硅晶圆上，通过DRIE或Bosch工艺等深度离子蚀刻技术，生产极细小且坚硬的机械结构，在电子信号引导下能自由振动，振动效率以Q作为单位。MEMS First共振器的Q值大约是80,000；机械共振器的测量结果为300μm，即每一个200mm的晶圆的Q值超过50,000，才能制造一个高性能和具成本效益的共振器。在“效率”比拼这一回合，石英晶振似乎又有不敌之势。
硅机械共振器被装封在细小无尘的真空管内，真空管直接由SiTime的EpiSeal CMOS技术兼容制造的晶圆上成形。EpiSeal容许SiTime共振器舍弃传统石英晶体昂贵的陶瓷或金属封装，改用SOIC/SSOP/BGA/CSP或QFN等任一标准的IC封装技术。SiTime第一个系列产品采用小幅改良的QFN技术，以符合石英振荡器及共振器的封装需求。QFN封装包括一个CMOS驱动IC和MEMS共振器，组成一个完整的振荡器，成品仅2.0 mm×2.5 mm×0.85 mm。
点火MEMS振荡器商机
拥有体积极微小的共振器束及无尘真空管，以及工艺稳定的CMOS晶圆代工技术，均为SiTime振荡器减少及解决很多石英稳定度带来的问题，包括容易破裂、受热敏感度高、过度驱动耗损、冲撞及振荡敏感性、定制封装、面积以及不一致的启动状态、热延迟作用、ESD损耗及老化。此外，MEMS-first谐振器是CMOS兼容的，可以与PLL、逻辑电路和模拟电路集成，减少EMI、布线复杂度和减小时序电路面积和BOM成本(要适当操作石英共振器，需要两台负载电容器，以及一台分流电阻器)；且MEMS-first谐振器以振荡器的形式焊装，不需要外接任何电容或电阻，节省了PCB空间，也消弭了晶体起振和布线干扰问题。
SiTime硅振荡器是以静电驱动的机械装置，拥有接近消费性石英产品等级的ppm性能，振动频率比目前最好的硅计时振荡器表现更出色。此次发布的最新SiRes SiT1xxx固定频率振荡器及SiT8002可编程振荡器(SiRes为SiTime产品商标)，与目前的石英振荡器PCB兼容，具备相同的规范和性能，客户使用可编程版本进行设计和测试，并使用固定频率的版本用于生产制造。MEMS振荡器和全新硅工业的诞生在温度不稳定及多干扰环境下表现出色，可广泛用于数码相机、便携式媒体播放器、笔记本电脑及其它诉求高精准的设备。SiTime乐观地估计，70%的表面贴装石英振荡器市场将会转换到第一代MEMS振荡器，同时也透露，其下一代产品系列将是32.768 kHz的振荡器。
SiRes SiT1xxx振荡器提供超过173个频率选择；SiT8002可程序化石英振荡器是一个高价值的解决方案，可用于快速转换的原型制作、客制化频率及少量生产，而其规格、小大及功能与SG-8002兼容，除了低耗电、更小封装体积及售价较低的特点外，SiT8002与一般可编程石英振荡器类似。两个系列振荡器都提供1MHz～125MHz的频率以供选择，不同频率的限度为+50ppm～+100ppm，工业用可在-40℃～85℃下运作，商业用途则可用于0℃～70℃。此外，产品亦提供4种不同尺寸，从5mm × 7mm × 0.85mm到2mm × 2.5mm × 0.85mm，以因应不同需求。SiTime振荡器定价不到0.50美元，现已可提供样片，预计于今年9月正式出货销售。
SiTime公司：It’s about time！
从“时间”出发
在过去30年中，石英因具有非凡的机械和压电特性，一直是时钟器件的良好选项；然而由于其基材成本昂贵，可靠性不理想、无法集成到硅晶圆上；加上制造时间长、与CMOS不兼容、一种封装只能对应一种频率(非工业标准的制造和封装方法)，以及对热、冲击和振动敏感等缺点，使得硅MEMS(微机电系统)振荡器顿时成为人们希望之所系。凭借着相对简单的谐振腔制造工艺，高容量的市场和潜在的低成本优势，MEMS振荡器可以100mm(4英寸)、150mm(6英寸)和200mm(8英寸)晶圆工艺制造，比起使用小于100mm的矩形圆晶制造石英振荡器，吸引力显然要大的多。
美中不足的是，MEMS的长时间稳定性不足、温度迟滞现象，以及硅材料高达30ppm/oC温度系数的频率，会导致多晶疲劳老化和封装污染漂移等棘手的技术问题──因为谐振单元非常小，以至于对表面细小颗粒和污染非常敏感；一个单原子层的污染能使MEMS谐振器的频率漂移超出典型石英振荡器的规格。此外，MEMS由于在封装上并未有大幅突破，可观的封装成本多少也限制了取代石英振荡器的进程。 如今，随着一家着力于时钟解决方案提供商──SiTime的出现，这一切，似乎又有了曙光重临的契机。掌理SiTime战略联盟事宜的Joe Brown和担任市场销售副总裁一职的John McDonald，日前特地来京与媒体会晤，自豪地展示这项划时代的新技术。一开场，他便以一句“It’s about time”，简捷扼要地为这家诞生仅有一年半历史的年轻公司，做了令人印象深刻的开场白及明确的市场定位；一来点出他们的产品和“时间”有关，二来表明他们是“Help time to market”的一支专业技术团队。
“人才”是SiTime得以不同凡响的一项有力生存后盾，SiTime表示，这项突破MEMS应用局限的关键性技术发明者──出身于Robert Bosch公司的科学家Markus Lutz和Aaron Partridge已加盟SiTime。凭借MEMS-first和EpiSeal封装技术横空出世的利剑在手，不仅成功让硅谐振器可以符合工业标准的低成本塑料封装，也解决了维持洁净真空的问题，消除了空腔污染物和老化现象，同时减轻了温度补偿和漂移的复杂性，使得 阻碍早期MEMS谐振器的成本问题和技术障碍均被顺利清除。
MEMS-first和EpiSeal magic技术
改善生产效益和封装困局
MEMS-first技术奠基于200mm SOI(Silicon. on insulator)、0.18μm CMOS工艺，每片晶圆可产出50,000k裸片！单就生产经济效益就足让人刮目相看。若进一步细剖其制造工艺(如图2所示)，它是以10μm SOI玻璃绝缘层为起始，向下蚀刻0.4μm形成谐振腔原型后，注入硅氧化合物将刻蚀层覆盖，然后在晶圆上置入外延反应器，以在表面生成硅和多晶硅薄层；接着，移除通孔上玻璃形成的谐振器，再重新置入外延反应器，并于1,000℃下清洁除去污染。由于通孔呈密封关闭状态，并覆有厚单晶和多晶聚合物，通过高温加热后，可移除微裂纹和缺陷，使MEMS谐振器密封于极其洁净的真空腔内。
SiTime表示，厚多晶覆盖机械强度极高，能承受封装注塑过程的几百个大气压力，并不会损伤芯片本身。经过抛光，晶圆依然像未经处理般崭新。
最后，再通过金属线和键合步骤，即完成多芯片或片上系统封装的振荡器。顺带一提的是，只要避免在多晶覆盖处放置晶体管，MEMS谐振器顶层是可以堆栈CMOS电路的。MEMS-first硅谐振器仅由经过高温淬炼后的硅，以及硅二氧化物制造而成，归结MEMS-first技术的优势在于：
1. 抗老化：“初始频率偏移、温度系数和老化”，是评价振荡器的3个主要频率误差项指标，测量的总频率误差以ppm表示，其值越低越好。Stanford的测试结果证明，在特定仪器精度下，该谐振器一年的漂移小于1ppm；而根据SiTime公司内部的测试显示，在限定测试容限下，MEMS-first硅谐振器经过两星期的升温，漂移小于0.05ppm。这归功于极度清洁的谐振腔和稳定性极好的高温退火(annealing)谐振器材料。这又是另一项石英晶振望而兴叹之处，由于石英晶体在573oC时晶格将发生退化，因而限制了石英的最大退火温度，无法在硅片上进行表面改造工艺。纵使实验室级石英振荡器能将老化效应降至小于0.1ppm，但这往往须以数百美金/片为代价。
2. 低温迟滞：超洁净MEMS-first谐振器经过测试，固有迟滞在±0.2ppm以下。对照石英晶体的情况，造成其热迟滞的原因是缘于真空腔的污染、支撑应力和各种原因未明的效应，污染材料使晶体在极端温度下浓缩蒸发，使晶体在起振和关断时产生频率迟滞现象；加上晶体本身对最近工作状态有记忆效应，都是不利因素。
3. 生产效率：SiTime的MEMS共振器在低成本CMOS晶圆代工厂以0.18μm模块蚀刻在硅晶圆上，通过DRIE或Bosch工艺等深度离子蚀刻技术，生产极细小且坚硬的机械结构，在电子信号引导下能自由振动，振动效率以Q作为单位。MEMS First共振器的Q值大约是80,000；机械共振器的测量结果为300μm，即每一个200mm的晶圆的Q值超过50,000，才能制造一个高性能和具成本效益的共振器。在“效率”比拼这一回合，石英晶振似乎又有不敌之势。
硅机械共振器被装封在细小无尘的真空管内，真空管直接由SiTime的EpiSeal CMOS技术兼容制造的晶圆上成形。EpiSeal容许SiTime共振器舍弃传统石英晶体昂贵的陶瓷或金属封装，改用SOIC/SSOP/BGA/CSP或QFN等任一标准的IC封装技术。SiTime第一个系列产品采用小幅改良的QFN技术，以符合石英振荡器及共振器的封装需求。QFN封装包括一个CMOS驱动IC和MEMS共振器，组成一个完整的振荡器，成品仅2.0 mm×2.5 mm×0.85 mm。
点火MEMS振荡器商机
拥有体积极微小的共振器束及无尘真空管，以及工艺稳定的CMOS晶圆代工技术，均为SiTime振荡器减少及解决很多石英稳定度带来的问题，包括容易破裂、受热敏感度高、过度驱动耗损、冲撞及振荡敏感性、定制封装、面积以及不一致的启动状态、热延迟作用、ESD损耗及老化。此外，MEMS-first谐振器是CMOS兼容的，可以与PLL、逻辑电路和模拟电路集成，减少EMI、布线复杂度和减小时序电路面积和BOM成本(要适当操作石英共振器，需要两台负载电容器，以及一台分流电阻器)；且MEMS-first谐振器以振荡器的形式焊装，不需要外接任何电容或电阻，节省了PCB空间，也消弭了晶体起振和布线干扰问题。
SiTime硅振荡器是以静电驱动的机械装置，拥有接近消费性石英产品等级的ppm性能，振动频率比目前最好的硅计时振荡器表现更出色。此次发布的最新SiRes SiT1xxx固定频率振荡器及SiT8002可编程振荡器(SiRes为SiTime产品商标)，与目前的石英振荡器PCB兼容，具备相同的规范和性能，客户使用可编程版本进行设计和测试，并使用固定频率的版本用于生产制造。MEMS振荡器和全新硅工业的诞生在温度不稳定及多干扰环境下表现出色，可广泛用于数码相机、便携式媒体播放器、笔记本电脑及其它诉求高精准的设备。SiTime乐观地估计，70%的表面贴装石英振荡器市场将会转换到第一代MEMS振荡器，同时也透露，其下一代产品系列将是32.768 kHz的振荡器。
SiRes SiT1xxx振荡器提供超过173个频率选择；SiT8002可程序化石英振荡器是一个高价值的解决方案，可用于快速转换的原型制作、客制化频率及少量生产，而其规格、小大及功能与SG-8002兼容，除了低耗电、更小封装体积及售价较低的特点外，SiT8002与一般可编程石英振荡器类似。两个系列振荡器都提供1MHz～125MHz的频率以供选择，不同频率的限度为+50ppm～+100ppm，工业用可在-40℃～85℃下运作，商业用途则可用于0℃～70℃。此外，产品亦提供4种不同尺寸，从5mm × 7mm × 0.85mm到2mm × 2.5mm × 0.85mm，以因应不同需求。SiTime振荡器定价不到0.50美元，现已可提供样片，预计于今年9月正式出货销售。
