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MEMS発振_が水晶をえ、データセンターなど高@度・高信頼性分野へ

MEMSタイミングデバイスがこれまでのa度U御型水晶発振_並みの@度を高めるようになった。しかも水晶よりもずっと小型で、長時間の使中にも性ξ化が少なく、長期、中期の信頼性も高い。この新「Epoch Platform」(図1)を開発したSiTimeは、データセンターや豢宇宙、噞などインフラ向けの高@度クロックx場を狙う。

Epoch Platform / SiTime

図1 高@度・高信頼のx場を狙うMEMSクロック発昊_ 出Z:SiTime


SiTimeは、もともとBoschからスピンオフしたMEMSメーカーであるが、2014Qに日本のファブレスであるメガチップスがA収、66.8%の株式をeっていた。20Q6月にはSiTimeの保~株式のk陲鮠}放し、連T子会社からeち分適会社に々圓靴拭その時でさえ、46.7%の株式を保~していた。メガチップスはさらに株式を}放し、現在では21%に少した。とはいえそれでも最jの株主だという。SiTimeは2022Q、東Bの川に日本オフィスを開設、日本法人サイタイムジャパン合同会社を設立した。

MEMSを使った振動子に、周S数を変えられるPLL(位相ロックループ)などのv路、さらにa度償v路などシリコンのCMOSチップを1パッケージに集積したMEMSクロック発昊_をSiTimeは長Q、開発、販売してきた。出荷したMEMS発振_はで30億個にも達するという。

Bosch時代に、アスペクト比の高い深い溝をまっすぐにEることのできるBoschプロセスを開発してきたSiTimeだが、今ではMEMS設とパッケージ設を行うファブレス半導メーカーとなっている。わずかな振動でも性Δ暴jきな影xを与えるMEMS振動子では、パッケージング\術を確立していなければビジネスできない。SiTimeはCMOSプロセスとMEMSプロセスはファウンドリに、パッケージはOSATに、それぞれ]を依頼している。ただし、MEMS独のパッケージ設はSiTimeがOSATに仕様を出しているようだ。

このほど発表した新型のMEMSクロック発昊_は、さまざまなデジタルv路を動かすためのクロック(人間でいえば心臓の鼓動に当たる)は、水晶ではa度依T性が咾、小型aとa度償v路は須だった。MEMSでももちろんaとa度償v路はLかせないが、パッケージを小型化したため、小型aのための消J電は、420mWと来水晶での1.5Wよりも削した。周S数をIできるPLLなどのv路も集積している。SiTimeが狙うのは、あくまでも高@度で高信頼の分野(図2)。


エレクトロニクスの心臓陝Д織ぅ潺鵐斡\術 / SiTime

図2 高@度・高信頼分野にも使えるMEMSクロック発昊_ 出Z:SiTime


もともとシリコンのMEMSデバイスは、完T晶という性をWして機械的にたわませるため、信頼性が金錣笋修梁召虜猯舛茲蠅盥發ぁN磴┐亢鑛劼浪薪戮眄泙蟠覆欧魴り返すとクリープと}ばれる疲労現が現れる。「シリコンの機械的な單戮これほど高いとは思わなかった」という言をあるO動Zメーカーのエンジニア聞いた。シリコンのMEMSデバイスは完T晶で何度たわませてもビクともしない。

新開発のEpoch Platformは、周S数を10MHz〜220MHzで変えられ、a度変化に瓦垢觴S数W定性は、最jのでさえ±5ppbと極めて小さい。Part per Billion (ppb)はppmの1/1000の誤差。信頼性も含めppb単位の優れたW定度である(図3)。

Epoch Platform MEMS OCXOが△┐詒耄爐覆さ / SiTime

図3 新MEMSクロック発昊_の主な性 出Z:SiTime


ここでホールドオーバーとは、ある時間(例えば8〜12時間)連して莟RしなければならないようなX況でどれだけ長い時間に@度を保てるかという指Yである。このEpoch Platformは、8時間環境ストレスがかかったXでもクロック時間の@度は±5μs以内だとしている。

これまでの水晶やMEMS発振_の弱点だった、jきな消J電に瓦靴討蓮▲僖奪院璽犬9.0mm×7.0mm×4mm(厚さ)と小型化することで来1.5W(水晶)だった消J電を420mWまで下げることができた。

通信基地局やデータセンターでは、Y時間をすクロック発昊_がH数要である。に5Gや6Gなどは地屐ナ星、とどこにいても時刻の同期を図らなければならない。例えばV2V(ZZ間通信)ではクルマ同士の時刻を揃えなくては故につながる恐れがあるため、5Gのリリース16から同期性はマストになっている。にホールドオーバーの@度は不可Lであり、長期信頼性と共に_要な性Ε僖薀瓠璽燭砲覆襦

(2023/09/29)
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