尺寸/功耗優於石英 MEMS振盪器攻進手機市場

作者: 黃耀瑋
2013 年 03 月 27 日

MEMS振盪器正式進軍智慧型手機市場。美商賽特時脈(SiTime)發表新款行動裝置專用32kHz微機電系統(MEMS)振盪器,擴大向石英元件供應商宣戰;由於該方案整體設計成本已媲美傳統石英元件,占位面積與功耗則分別縮減85%和50%,因而一推出即吸引十五家以上手機製造商青睞,可望迅速瓜分行動裝置時脈元件市場商機。
 


SiTime行銷執行副總裁Piyush Sevalia認為,為加快手機業者的系統設計改搭MEMS振盪器,SiTime也將推出相關參考設計,縮短轉換流程。





SiTime行銷執行副總裁Piyush Sevalia表示,手機開發商對內部零組件的體積、省電要求日益嚴格,導致傳統石英振盪器漸不敷使用,並正醞釀導入新興小尺寸、低功耗MEMS時脈元件。特別在平價、高規格的5~6吋平板手機(Phablet)設計熱潮興起後,品牌廠希望能縮減印刷電路板(PCB)空間,用以增加近距離無線通訊(NFC)、感測功能或鋰電池容量,因而也加速手機內部時脈元件由石英轉換到MEMS的發展。
 



目前全球前十大手機品牌廠幾乎全投入Phablet開發,甚至中國大陸中低價智慧手機製造商也開始競逐大螢幕設計,給予MEMS振盪器崛起契機。因應市場需求,在MEMS時脈元件市占高達八成的SiTime,繼2011~2012年推出個人電腦、網通設備專用產品後,日前更搶先打造首款可用於手機設計的32kHz MEMS振盪器,積極圈地行動市場;新產品除尺寸較現有最小石英封裝再縮小70%外,由於不須搭配兩顆電容,更可將整體系統占位空間減少85%。
 



同時,SiTime也導入可編程設計,讓32kHz MEMS振盪器彈性支援1Hz~32kHz運作頻率,可配合主處理器或系統的省電模式降低頻率,以減少驅動功耗。Sevalia強調,愈來愈多行動裝置要求降低輕載效率,以延長鋰電池使用時間,由於MEMS可透過數位電路動態調整頻率,因而能以每秒啟動一次的頻率,將資料讀取功耗降到最低;相較之下,石英振盪器大多僅能定頻運作,且局限於石英晶體物理特性,在降頻同時也會加大晶片尺寸,無疑與手機設計背道而馳。
 



Sevalia指出,以32kHz振盪器發起MEMS在行動裝置時脈應用市場的第一波攻勢,主要考量在於每台平板、手機平均須配備一至兩個32kHz時脈元件,需求強勁;同時能有效突顯MEMS晶片尺寸、功耗優於同級石英元件的優勢,吸引手機開發商青睞。現階段,該公司已爭取到十五家手機品牌廠或原始設備製造商(OEM)的合作機會,並開始送樣;預期今年下半年即可完成終端產品樣品設計,正式為MEMS時脈元件廠打開手機市場大門。
 



不過,相較於具60年歷史的石英產業,MEMS供應鏈僅發展7年多,因而也引發業界對其產能不足與價格過高的疑慮。對此,Sevalia回應,目前MEMS振盪器內部諧振電路IC和MEMS諧振器,製造良率均達到99%,且相容標準互補式金屬氧化物半導體(CMOS)晶圓製程與封裝,可有效降低量產成本。以SiTime為例,旗下MEMS諧振器分別在Bosch Sensortec、Tower-Jazz投產,而諧振電路IC則下單台積電,採專業分工的無晶圓廠(Fabless)經營模式,要進行製程微縮或擴產反而比石英供應商容易。
 



Sevalia進一步解釋,由於全球80%的石英陶瓷封裝產能被日商Kyocera掌握,每一代晶片尺寸微縮又須搭配新封裝技術,在供貨來源不足、技術演進投資成本高且時程長的因素影響下,將逐漸在行動應用市場上喪失價格優勢。

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