來源：ST社區

隨著移動運營商逐漸進入5G和邊緣計算領域，他們需要在無線電設備上實現更嚴格的時間同步，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境中。而現在，隨著計算、核心網絡和無線電將被整合到一個系統內并有可能被部署到諸如塔樓、屋頂或燈柱等非受控環境中，OCXO將不得不承受振動和極端溫度帶來的考驗。

另一個必須引起運營商關注的，是5G時序。SiTime營銷執行副總裁Piyush Sevalia甚至認為它有可能成為5G系統中最大的潛在故障點，并進而影響運營商的性能、可靠性和營收。

作為在MEMS時鐘市場占據90%以上份額的廠商，SiTime近期在兩年前發布的Elite平臺基礎之上，宣布推出業界首款MEMS恒溫振蕩器Emerald Platform，用以解決5G基礎設施設備的關鍵時序挑戰。

解決石英OCXO的可用性難題

“頻率穩定性、抖動和阿倫方差是時鐘產品最具代表性的三個技術指標。憑借多年的技術研發，SiTime將頻率穩定度在12年內提升了5000倍，抖動問題改善了800倍，無線構架的艾倫偏差提升了3萬倍，同時也將尺寸縮小了100倍，有力的回擊了對手的質疑。”Piyush Sevalia說。

如前文所述，鑒于傳統石英OCXO的敏感性，在5G應用中，客戶必須采取大量預防措施以確保可靠運行。一大難題是 OCXO的電路板布局。OCXO在布局時需要遠離壓力因素，例如熱量和氣流誘發的熱沖擊，這樣會導致布線復雜性增加和潛在的信號完整性問題。此外，設計人員也嘗試使用專門的塑封型OCXO蓋進行熱隔離，但這會增加制造步驟和生產復雜性。而Emerald MEMS OCXO的出現，據稱消除了所有這些問題：它們簡化設計、縮短開發時間、加速營收，同時提升系統性能。

按照Sitime官方給出的定義，Emerald Platform是一款“改變5G基礎設施游戲規則的時鐘解決方案”。Piyush Sevalia告訴記者，傳統石英OCXO是從頭定制的產品。它們在特性的可用性方面存在嚴重限制，例如頻率、輸出類型、工作溫度和系統內控制，但Emerald平臺MEMS OCXO則沒有這些限制。通過使用可編程模擬架構，Emerald OCXO可提供1-220MHz范圍內任意頻率，確保客戶能為自己的應用選擇最佳頻率。此外，該器件還提供LVCMOS和限幅正弦波兩種輸出類型，以實現最佳板性能。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)和用于系統內編程的I2C串行接口。

Emerald ΔF/ΔT動態穩定性

符合Stratum 3E三級時鐘精度，是Emerald Platform的另一大亮點。簡單來說，Bellcore GR-1288定義了時鐘層級(Stratum)，同步網絡時鐘，分別代表某一網絡性能的時鐘精度。三級時鐘自由運行穩定性為20年以上偏差在±4.6ppm，24小時以上的持續偏差要求在±0.37ppm(±370ppb)以內，這兩個要求包括所有條件下的頻率誤差。Stratum 3E是更加精確的三級時鐘，具有相同的±4.6ppm自由運行穩定性，但24小時持續偏差僅為±0.01 ppm(±10ppb)，是三級時鐘性能的37倍。

作為唯一使用MEMS First和EpiSeal工藝生產MEMS諧振器的公司，SiTime此前在Elite平臺中使用了DualMEMS架構搭配TurboCompensation技術，此番也將這些技術移植到了Emerald平臺中。在該架構中，Sitime配備了兩個諧振器，一個作為真正的頻率諧振器，一個作為溫度傳感器，因為兩者在同一個位置，溫度傳感器可以快速檢測溫度變化，因此可以快速做溫度補償，工作頻率350Hz，補償速度是傳統石英晶體的40倍。

審核編輯黃昊宇