Drei Anzeichen, die Sie veranlassen sollten, über einen neuen Lieferanten von Zeitgebern nachzudenken

Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass bei der Verwendung von Zeitgebersystemen auf Quarzbasis früher oder später Probleme auftreten. Diese Komponenten haben eine Tendenz zu übertriebenen Reaktionen, insbesondere bei hohen Belastungen. Zudem ist ihre Zuverlässigkeit nicht immer die beste.

Die Lösung: Wechseln Sie zu MEMS-Zeitgebern. Bei diesen Komponenten entfallen die Probleme der Quarz-Zeitgeber. Nachstehend werden drei Anzeichen dafür beschrieben, dass sich eine Umstellung auf MEMS-Zeitgeber lohnen würde.

1. Es wird mehr Stabilität gefordert

Das Wichtigste, was beim Timing erwartet wird, ist Stabilität. MEMS-Zeitgebersysteme bieten auf jeder Ebene eine höhere Stabilität.

• Frequenzstabilität: Laut SiTime haben deren MHz- und kHz-Oszillatoren Nennstabilitäten, die doppelt so hoch (±10 ppm) wie die von typischen Quarzoszillatoren sind. Ihre Elite Super-TCXOs bieten Stabilitäten von bis zu ±0,05 ppm. So haben die TempFlat™-MEMS-32-kHz-Komponenten von SiTime beispielsweise <10 ppm bei 25 °C (Raumtemperatur) und <75 bis 100 ppm über den gesamten Industrietemperaturbereich. Quarzkristalle (XTALs) hingegen weisen eine Abweichung von 20 ppm bei 25 °C und -160 bis -200 ppm über den gesamten Temperaturbereich auf.

Frequenzschwankung von 32-kHz-Oszillatoren von SiTime im Vergleich zu 32-kHz-Quarzkristall-Resonatoren. (Bildquelle: SiTime)

• Keine Aktivitätsabfälle oder Mikrosprünge: Bei MEMS-Oszillatoren von SiTime gibt es nicht diese für Quarzkomponenten typischen plötzlichen Frequenzsprünge, die zu Systemausfällen führen können.
• Hervorragendes Alterungsverhalten: Weil MEMS-Geräte von SiTime vakuumgekapselt sind, zeigen sie praktisch keine Hysterese und leiden nur wenig unter Materialermüdung. Ihr altersbedingter Abbau ist (über 10 Jahre gesehen) zweimal besser.

Die Frequenzstabilität von Elite Super-TCXOs von ±0,1 ppm liegt über den gesamten Temperaturbereich innerhalb der Spezifikation. (Bildquelle: SiTime)

2. Fehler unter Belastung

Die Hochs und Tiefs von Quarz können nervig sein. Mit MEMS-Zeitgabeprodukten von SiTime gehen Sie dem aus dem Weg. Sie haben eine hohe Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen, schnellen Temperaturwechseln, großen Luftmengen, Stößen und Vibrationen, Netzteilrauschen und elektromagnetischen Interferenzen (EMI). Das liegt daran, dass sie auf bahnbrechender Technologie basieren, die mit diesen Problemen einfach fertig wird.

Elite Super-TCXOs zeigen eine Frequenzflanke von ±0,1 ppm bei einer Temperaturänderung von bis zu 10 °C/Minute . (Bildquelle: SiTime)

Unter dynamischen Bedingungen bieten Elite Super-TCXOs eine hervorragende dynamische Stabilität:

• < 5 ppb/°C Frequenzflanke ΔF/ΔT bei 10 °C/min Veränderung
• 3e-11 ADEV bei 10 Sekunden Durchschnittsdauer
• 0,1 ppb/g Vibrationsfestigkeit
• PSNR-Festigkeit (gegen Netzteilrauschen) von 0,2 ps/mV

3. Zuverlässigkeit des Lieferanten

Die mit robusten 6-Sigma-Verfahren entwickelten und produzierten SiTime-Produkte sind äußerst zuverlässig und langlebig. Ermöglicht wird dies durch die Herstellungsprozesse von SiTime im Verbund mit der geringen Masse und dem einzigartigen Design ihrer MEMS-Geräte, hochentwickelte Analog-Technologie und die überlegene Qualität von einkristallinem Silizium.

• <2 DPPM Ausfallrate: Das ist einer der besten Werte in der Halbleiterbranche. Quarzgeräte haben in der Regel Ausfallraten von 50 bis 150 DPPM.
• < 1 FIT-Rate: Das bedeutet einen MTBF (Mean Time Between Failure) von mehr als 1 Milliarde. Das ist 30-mal besser als bei typischen Quarzprodukten.

SiTime hält sich zugute, ein äußerst zuverlässiger Lieferpartner zu sein. Das Unternehmen kann sich auf die riesige Halbleiterbranche mit seiner enormen Kapazität stützen, weil ihre Komponenten aus Silizium gefertigt werden. Anders als bei Quarz kann SiTime die Produktion problemlos hochfahren und ist nicht von einer spezialisierten und kapitalintensiven Fertigungslieferkette abhängig. Darüber hinaus werden die Produkte des Unternehmens auf einer programmierbaren Architektur gefertigt. Das ermöglicht Millionen von Spezifikationskombinationen. Kunden haben die Möglichkeit, jede beliebige Frequenz, Versorgungsspannung und Stabilität zu bestellen.

Mit MEMS ist es einfach

Wenn Quarzprodukte nicht die benötigte Performance, Zuverlässigkeit oder Spezifikation liefern, ist das ein eindeutiges Zeichen für einen nötigen Wechsel. MEMS-Oszillatoren sind einfach stabiler, robuster und zuverlässiger. SiTime hat seine MEMS-Zeitgabeprodukte mit Blick auf die Lösung der schwierigsten Zeitgeberprobleme und die Überwindung der Beschränkungen von Quarz entwickelt. Wenn Sie erst einmal mit der MEMS-Zeitgabe arbeiten, wollen Sie nie wieder zurück.