タイミング製品の新たなサプライヤを考慮させる3つの事項

水晶タイミングソリューションを使用すると、最終的に問題が生じることにおそらく気付いたでしょう。これらのデバイスは、特に高応力条件下で正常に動作しない傾向があります。さらに、それらの信頼性は必ずしも最高というわけではありません。

1つの解決策は、MEMSタイミングデバイスに切り替えることです。これらのデバイスには、水晶タイミングデバイスが抱える問題点がありません。MEMSタイミングデバイスへの切り替えが有益であることを示す3つの事項を下記に示します。

1.より高い安定性が必要

タイミングで必要なことの1つは安定性です。MEMSタイミングソリューションでは、あらゆるレベルで優れた安定性が発揮されます。

• 周波数安定性 – SiTimeによれば、同社のMHzおよびkHz発振器は、±0.05ppmの優れた安定性を実現するElite Super-TCXOで、一般的な水晶発振器（±10ppm）よりも2倍優れた安定性定格を有しています。たとえば、SiTimeのTempFlat™ MEMS 32kHzデバイスは、25°C（室温）で<10ppm、全産業用温度範囲で<75～100ppmです。一方で、水晶振動子（XTAL）は、25°Cで20ppmの変動、全温度範囲で-160～-200ppmを示します。

32kHz水晶振動子と比較したSiTime 32kHz発振器の周波数変動。（画像提供：SiTime）

• アクティビティディップまたはマイクロジャンプなし – SiTimeのMEMS発振器は、水晶デバイスが影響を受けやすいシステム故障の原因となり得るこうした突然の周波数シフトを示しません。
• 優れた経時変化特性 – SiTimeのMEMSデバイスは真空密閉されており、実質的にヒステリシスがなく、疲労をほとんど受けないため、経時変化による劣化は2倍少なくなります（10年以上）。

Elite Super-TCXOは±0.1ppmの周波数安定性で、全温度範囲で仕様の範囲内です。（画像提供：SiTime）

2.応力下で、好ましくないことが起こる

水晶での問題は困難である可能性があります。SiTimeのMEMSタイミング製品は、高温、急激な温度勾配、高い気流、機械的な衝撃や振動、電源ノイズ、電磁妨害（EMI）への耐性を備えているため、これらの問題を回避することができます。これは、こうした問題に簡単に対処できる画期的なテクノロジで構築されているためです。

Elite Super-TCXOは、最大10°C/分の温度勾配で、±0.1ppmの周波数スロープを示します。（画像提供：SiTime）

動的条件下で、Elite Super-TCXOは優れた動的安定性を備えています。

• 10°C/分の勾配で、< 5ppb/°Cの周波数スロープΔF/ΔT
• 10秒の平均時間で3e-11 ADEV
• 0.1ppb/gの振動耐性
• 0.2ps/mVの電源ノイズ除去（PSNR）

3.サプライヤの信頼性

シックスシグマ手法を使用して設計および製造されたSiTime製品は、信頼性が非常に高く、かつ高い耐久性を備えています。これは、同社の製造プロセスや、MEMSデバイスの小質量でユニークな設計、高度なアナログテクノロジ、単結晶シリコンの優れた品質によって実現されています。

• < 2DPPMの故障率 – これは半導体業界で最も優れた値の1つです。水晶デバイスの一般的な故障率は50～150DPPMです。
• < 1 FITレート – これは、10億時間を上回るMTBF（平均故障間隔）につながります。これは一般的な水晶製品よりも30倍優れています。

SiTimeは、信頼できる供給パートナーであることに誇りを持っています。同社のデバイスはシリコンで製造されているため、大規模な半導体業界とその膨大な能力を活用できます。水晶とは異なり、SiTimeは顧客のニーズに合わせて生産を容易に増加したり減らしたりすることができ、専門的で資本集約的な製造サプライチェーンを持っていません。さらに、同社の製品はプログラム可能なアーキテクチャに基づいて構築されているため、非常に多くの仕様の組み合わせが可能です。顧客は、広い範囲内での周波数、電源電圧、安定性からご注文できます。

MEMSは複雑ではない

求められる性能、信頼性または機能を水晶製品が提供しない場合は、切り替えが必要であることの確かな証拠です。MEMS発振器はより安定性が高く、堅牢で、高い信頼性を備えています。SiTimeは、最も困難なタイミングの問題を解決し、水晶の限界を克服するために、MEMSタイミング製品を設計しました。MEMSタイミングについて知れば、水晶のソリューションに依存することはないでしょう。