來源：ST社區(qū)

隨著移動運營商逐漸進(jìn)入5G和邊緣計算領(lǐng)域，他們需要在無線電設(shè)備上實現(xiàn)更嚴(yán)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(huán)境中。而現(xiàn)在，隨著計算、核心網(wǎng)絡(luò)和無線電將被整合到一個系統(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將不得不承受振動和極端溫度帶來的考驗。

另一個必須引起運營商關(guān)注的，是5G時序。SiTime營銷執(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，并進(jìn)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(jù)90%以上份額的廠商，SiTime近期在兩年前發(fā)布的Elite平臺基礎(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)鍵時序挑戰(zhàn)。

解決石英OCXO的可用性難題

“頻率穩(wěn)定性、抖動和阿倫方差是時鐘產(chǎn)品最具代表性的三個技術(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，同時也將尺寸縮小了100倍，有力的回?fù)袅藢κ值馁|(zhì)疑。”Piyush 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行。一大難題是 OCXO的電路板布局。OCXO在布局時需要遠(yuǎn)離壓力因素，例如熱量和氣流誘發(fā)的熱沖擊，這樣會導(dǎo)致布線復(fù)雜性增加和潛在的信號完整性問題。此外，設(shè)計人員也嘗試使用專門的塑封型OCXO蓋進(jìn)行熱隔離，但這會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：它們簡化設(shè)計、縮短開發(fā)時間、加速營收，同時提升系統(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。它們在特性的可用性方面存在嚴(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，確保客戶能為自己的應(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動態(tài)穩(wěn)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(wǎng)絡(luò)時鐘，分別代表某一網(wǎng)絡(luò)性能的時鐘精度。三級時鐘自由運行穩(wěn)定性為20年以上偏差在±4.6ppm，24小時以上的持續(xù)偏差要求在±0.37ppm(±370ppb)以內(nèi)，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(wěn)定性，但24小時持續(xù)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(chǎn)MEMS諧振器的公司，SiTime此前在Elite平臺中使用了DualMEMS架構(gòu)搭配TurboCompensation技術(shù)，此番也將這些技術(shù)移植到了Emerald平臺中。在該架構(gòu)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(tǒng)石英晶體的40倍。

審核編輯黃昊宇