如今，汽車嚴苛的時鐘要求，給時鐘發生器帶來了全新要求，如下所示：
1、汽車電子中所需的精密基準時鐘的數量正在增加，導致系統設計的復雜性增加并改變了設計方法。
2、將時鐘要求從石英更改為硅具有多種好處。
3、將參考時鐘整合為簡化的時鐘樹具有多種好處。
4、基于硅的計時設備可以為系統設計人員提供靈活性，并幫助他們滿足安全要求。
汽車電子產品的發展比以往任何時候都快，特別是在制造商將功能豐富的信息娛樂系統和先進的駕駛員輔助系統（ADAS）引入其產品線的同時，還開發了全自動駕駛汽車。先進的半導體技術正在幫助這些新的車輛系統的快速開發和部署。
在這方面，半導體制造商正在將更多汽車級產品推向市場，包括更高帶寬的處理器，GPU，高速PCI Express交換機，以太網交換機SoC / PHY和FPGA。采用最新一代的汽車級IC平臺和連接解決方案已大大改善了系統功能，功能，性能和成本，但同時也給系統設計人員帶來了新的設計復雜性挑戰。
這些挑戰之一是保證對處理器，FPGA，交換SoC，以太網PHY，USB PHY和PCIe Express Gen3 / 4節點中的高速SerDes的高精度，因此低抖動參考時鐘的日益增長的需求。所有這些設備都迅速進入汽車網關，信息娛樂系統，數字駕駛艙，ADAS，LiDAR和自動駕駛控制單元。
隨著汽車電子設備的功能和復雜程度的提高，這些系統所需的精密基準時鐘的數量也在不斷增加。因此，系統設計者從計算和通信市場借鑒了可靠的時序設計最佳實踐，而基于硅的時序解決方案數十年來一直是首選的解決方案。
從石英到硅的演進正在進行中
從歷史上看，汽車系統設計使用較低帶寬的處理器和微控制器，每個板級設計僅需要一個或兩個單端參考時鐘頻率。滿足這些時序要求非常簡單，因為它們僅使用了一個或兩個石英晶體或晶體振蕩器。
隨著現代汽車電子設計中參考時鐘數量的增加，滿足時序要求的最簡單方法是簡單地添加更多的石英晶體或振蕩器。然而，縮放石英部件的數量具有許多缺點和局限性。通常，石英晶體和振蕩器是汽車設計中具有最高及時失效率（FIT）的組件，因此出于系統可靠性的原因，添加更多此類組件是非常不好的。
多年來，通信，計算，工業和消費市場一直使用基于硅的集成時鐘發生器解決方案來代替石英晶體和振蕩器，以滿足其精確的參考時鐘時序要求。隨著處理器速度和收發器帶寬水平的提高，參考時鐘上的抖動要求變得越來越難以滿足。
最新一代的汽車網關，ADAS傳感器和自動駕駛平臺正在使用高帶寬處理器，FPGA，1G / 10GbE連接和PCI Express Gen3 / 4/5數據總線，它們需要小于500fsRMS相位抖動的差分時鐘。時鐘發生器可以將多達八個石英晶體或振蕩器的功能整合到單個IC中，并在時鐘輸出上提供出色的RMS相位抖動性能（<300 fs RMS），同時提供許多其他功能和優勢，有助于簡化系統參考時鐘設計。
簡化時鐘樹可減少故障點
通過匯總系統設計中所需的參考時鐘集，可以簡化選擇和定義最佳時序解決方案。一組參考時鐘通常稱為“時鐘樹”。時鐘樹通常包括輸入參考頻率，端點所需的輸出時鐘頻率，時鐘輸出格式級別以及每個參考時鐘的最大抖動性能級別，這通常由每個端點設備制造商指定（請參見表）。
除了投放市場的新型汽車處理器，FPGA，連接性和數據總線半導體解決方案之外，現在還提供符合AEC-Q100要求的基于硅的時序解決方案，以簡化汽車應用中的時鐘樹設計復雜性。通過將參考時鐘整合到一個集成的時鐘發生器中，系統設計人員可以減少故障點，提高系統可靠性，并在抖動性能和頻率靈活性方面實現明顯的優勢。其他好處還包括減少電路板面積，更低的成本等。
與傳統的基于石英的解決方案相比，時鐘發生器具有整合，成本和可靠性方面的優勢。
解決安規問題
引入ISO26262和ASIL要求后，安全性始終處于所有汽車電子設計的最前沿。按照這些新標準進行設計可能還會帶來新的挑戰。基于硅的計時設備可通過提供冗余的主要和備用參考輸入功能，運行狀況監視功能，可與ASIL等級的MCU或系統安全接口的故障檢測指示器引腳相連接，滿足系統安全級別。
過去，汽車電子系統設計人員一直不愿采用時鐘發生器，因為長距離走線可能會因為電磁輻射從而無法滿足CISPR25 4級或5級限制。擴頻一直是減少EMI的常見功能，但是有大量情況的參考時鐘無法忍受擴頻所帶來的誤差影響。
系統設計人員現在可以使用互補的LVCMOS輸出驅動器來克服這些設計難題，該驅動器可在最新一代AEC-Q100認證的時鐘發生器中使用，EMI水平已符合CISPR25限值之內。
隨著汽車電子技術的不斷發展和復雜性的增長，半導體供應商提供了更多的新型AEC-Q100器件，這些器件僅在工業溫度級選件中可用。符合AEC-Q100要求的最新一代時鐘發生器可最大限度地提高靈活性和可編程性，使系統設計人員能夠在幾分鐘之內就可以根據特定的時鐘樹要求推出全定制的解決方案，而不必等待定制產品的長開發周期。如果在產品開發過程中需要更改，則可以通過用戶友好的軟件輕松進行更改，也可以使用I2C端口直接在系統中進行更改。
結論
為了提高乘客的安全性和體驗，汽車制造商正在迅速采用新的網絡、ADAS和自動駕駛系統，這些系統利用了先進的半導體處理器、FPGA、GPU和以太網交換機/ PHY。采用這些更高帶寬的新型平臺會增加設計復雜度，從而增加了對高精度、低抖動、單端和差分參考時鐘的需求。
汽車級AEC-Q100時鐘發生器的推出為設計人員提供了集成的高性能解決方案，能夠將整個時鐘樹整合到單個IC中，同時與傳統的基于石英的晶體和振蕩器解決方案相比，可以提高可靠性并降低系統成本。
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