來源：ST社區(qū)

隨著移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商逐漸進(jìn)入5G和邊緣計(jì)算領(lǐng)域，他們需要在無線電設(shè)備上實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的時(shí)間同步，這就需要使用恒溫振蕩器(OCXO)。在5G之前，OCXO通常被部署在良好受控的環(huán)境中。而現(xiàn)在，隨著計(jì)算、核心網(wǎng)絡(luò)和無線電將被整合到一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)并有可能被部署到諸如塔樓、屋頂或燈柱等非受控環(huán)境中，OCXO將不得不承受振動(dòng)和極端溫度帶來的考驗(yàn)。

另一個(gè)必須引起運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的，是5G時(shí)序。SiTime營(yíng)銷執(zhí)行副總裁Piyush Sevalia甚至認(rèn)為它有可能成為5G系統(tǒng)中最大的潛在故障點(diǎn)，并進(jìn)而影響運(yùn)營(yíng)商的性能、可靠性和營(yíng)收。

作為在MEMS時(shí)鐘市場(chǎng)占據(jù)90%以上份額的廠商，SiTime近期在兩年前發(fā)布的Elite平臺(tái)基礎(chǔ)之上，宣布推出業(yè)界首款MEMS恒溫振蕩器Emerald Platform，用以解決5G基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的關(guān)鍵時(shí)序挑戰(zhàn)。

解決石英OCXO的可用性難題

“頻率穩(wěn)定性、抖動(dòng)和阿倫方差是時(shí)鐘產(chǎn)品最具代表性的三個(gè)技術(shù)指標(biāo)。憑借多年的技術(shù)研發(fā)，SiTime將頻率穩(wěn)定度在12年內(nèi)提升了5000倍，抖動(dòng)問題改善了800倍，無線構(gòu)架的艾倫偏差提升了3萬倍，同時(shí)也將尺寸縮小了100倍，有力的回?fù)袅藢?duì)手的質(zhì)疑?！盤iyush Sevalia說。

如前文所述，鑒于傳統(tǒng)石英OCXO的敏感性，在5G應(yīng)用中，客戶必須采取大量預(yù)防措施以確保可靠運(yùn)行。一大難題是 OCXO的電路板布局。OCXO在布局時(shí)需要遠(yuǎn)離壓力因素，例如熱量和氣流誘發(fā)的熱沖擊，這樣會(huì)導(dǎo)致布線復(fù)雜性增加和潛在的信號(hào)完整性問題。此外，設(shè)計(jì)人員也嘗試使用專門的塑封型OCXO蓋進(jìn)行熱隔離，但這會(huì)增加制造步驟和生產(chǎn)復(fù)雜性。而Emerald MEMS OCXO的出現(xiàn)，據(jù)稱消除了所有這些問題：它們簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、縮短開發(fā)時(shí)間、加速營(yíng)收，同時(shí)提升系統(tǒng)性能。

按照Sitime官方給出的定義，Emerald Platform是一款“改變5G基礎(chǔ)設(shè)施游戲規(guī)則的時(shí)鐘解決方案”。Piyush Sevalia告訴記者，傳統(tǒng)石英OCXO是從頭定制的產(chǎn)品。它們?cè)谔匦缘目捎眯苑矫娲嬖趪?yán)重限制，例如頻率、輸出類型、工作溫度和系統(tǒng)內(nèi)控制，但Emerald平臺(tái)MEMS OCXO則沒有這些限制。通過使用可編程模擬架構(gòu)，Emerald OCXO可提供1-220MHz范圍內(nèi)任意頻率，確?？蛻裟転樽约旱膽?yīng)用選擇最佳頻率。此外，該器件還提供LVCMOS和限幅正弦波兩種輸出類型，以實(shí)現(xiàn)最佳板性能。在不久的將來，Emerald OCXO將提供更廣闊的工作溫度范圍(-40到+95°C，-40到 +105°C)和用于系統(tǒng)內(nèi)編程的I2C串行接口。

Emerald ΔF/ΔT動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性

符合Stratum 3E三級(jí)時(shí)鐘精度，是Emerald Platform的另一大亮點(diǎn)。簡(jiǎn)單來說，Bellcore GR-1288定義了時(shí)鐘層級(jí)(Stratum)，同步網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘，分別代表某一網(wǎng)絡(luò)性能的時(shí)鐘精度。三級(jí)時(shí)鐘自由運(yùn)行穩(wěn)定性為20年以上偏差在±4.6ppm，24小時(shí)以上的持續(xù)偏差要求在±0.37ppm(±370ppb)以內(nèi)，這兩個(gè)要求包括所有條件下的頻率誤差。Stratum 3E是更加精確的三級(jí)時(shí)鐘，具有相同的±4.6ppm自由運(yùn)行穩(wěn)定性，但24小時(shí)持續(xù)偏差僅為±0.01 ppm(±10ppb)，是三級(jí)時(shí)鐘性能的37倍。

作為唯一使用MEMS First和EpiSeal工藝生產(chǎn)MEMS諧振器的公司，SiTime此前在Elite平臺(tái)中使用了DualMEMS架構(gòu)搭配TurboCompensation技術(shù)，此番也將這些技術(shù)移植到了Emerald平臺(tái)中。在該架構(gòu)中，Sitime配備了兩個(gè)諧振器，一個(gè)作為真正的頻率諧振器，一個(gè)作為溫度傳感器，因?yàn)閮烧咴谕粋€(gè)位置，溫度傳感器可以快速檢測(cè)溫度變化，因此可以快速做溫度補(bǔ)償，工作頻率350Hz，補(bǔ)償速度是傳統(tǒng)石英晶體的40倍。

審核編輯黃昊宇