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Taktgeber

Sechs Gründe, warum Sie auf Silizium-MEMS als Zeitreferenz setzen sollten

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In Sachen Verfügbarkeit liegen Quarzlösungen hinten

MEMS-Oszillatoren haben eine programmierbare Architektur. Die meisten Funktionen können mit einem Programmierer wie SiTime Time Machine II angepasst werden. So lassen sich in kürzester Zeit Funktionsmuster in jeder Frequenz, jeder Stabilität und jeder Versorgungsspannung erstellen. Dies gibt Systemdesignern die Möglichkeit, eine Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Funktionen im eigenen Labor zu programmieren und zu testen. Das wiederum beschleunigt die Entwicklung ohne Latenzzeiten in der Musterbeschaffung.

Silizium-MEMS-Timing-Bauelemente werden in Halbleiterfabriken und Verpackungsunternehmen hergestellt. Die MEMS-Oszillatoren liegen dort in unprogrammierter Form (Chips auf Wafern) meist auf Lager. So kann kurzfristig auch ein Neuauftrag bedient werden. Bei Auftragserteilung werden CMOS und MEMS-Dies verpackt, geprüft, programmiert, gegurtet und binnen 3 bis 5 Wochen versendet. Typische Lieferzeiten von quarzbasierenden Produkten liegen dagegen bei 8 bis 16 Wochen, denn sie müssen eine wesentlich aufwändigere Fertigung durchlaufen. Die kurzen Lieferzeiten von MEMS führen zu einer besseren Bestandskontrolle und ermöglichen es, auch kurzfristig flexibel und kostengünstig auf Bedarfsspitzen zu regieren.

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Auch der Preis spricht für MEMS

Die Herstellung von MEMS-Bauelementen aus reinem Silizium sowie die Verpackung in ein Low-Cost-Standard-Kunststoff–Gehäuse führen zu erheblichen Kostenreduzierungen. MEMS Unternehmen, die ein „Fabless–Modell“ nutzen, greifen auf die vorhandene Infrastruktur der Halbleiterindustrie zu und sind damit besser gerüstet, um wettbewerbsfähige Preise anzubieten. Darüber hinaus ermöglichen die kurzen Lieferzeiten, die zusätzlichen Features und die höhere Zuverlässigkeit der MEMS-Timing-Lösungen deutlich niedrigere Systemkosten für die Endkundenapplikation.

MEMS-Resonatoren ermöglichen SoC-Integration

Die SiTime-Technologie bietet zudem die Möglichkeit, MEMS Resonatoren sowohl im Kilohertz- als auch im Megahertz-Bereich direkt in das Chip-Design des Kunden zu integrieren, was besonders bei hohen Stückzahlen sinnvoll ist (Bild 3). Die kHz-Resonatoren eignen sich zum Beispiel für Applikationen, die eine Zeitmessung verlangen und in denen man sonst einen 32-kHz-Stimmgabelquarz verwenden würde. Die Megahertz-Resonatoren eignen sich dagegen insbesondere für Referenzanwendungen wie die Taktung von ICs. Die Taktquelle in ein Kunststoff-SoC-Chipgehäuse einzubetten, gestaltet sich bei konventionelle Quarzen äußerst schwierig und ist immer mit signifikanten Einbußen in Performance- und Zuverlässigkeit verbunden (Bild 3).

Distributoren helfen bei der Auswahl

Timing-Bausteine gibt es viele, und je nach Anforderung gilt es, das beste Produkt zu identifizieren. Spezialdistributoren wie die Endrich Bauelemente GmbH verfügen nicht nur über ein großes Sortiment von Bauteilen verschiedener Hersteller, sondern auch über das entsprechende Knowhow, eine solche Beratung kompetent durchführen zu können. In Bezug auf die Vorteile, die die Verwendung von Silizium-Timingbausteinen bieten, sind bei Endrich die SiTime-Lösungen oft die erste Wahl, denn sie überzeugen nicht nur in Bezug auf Performance, Robustheit und Verfügbarkeit, sondern ermöglichen darüber hinaus auch eine spürbare Senkung der Kosten.

* Axel Gensler ist Produktmanager bei der Endrich Bauelemente GmbH.

* Dr. Aaron Partridge ist Gründer und Chief Scientist von SiTime.

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