時(shí)鐘信號(hào)（Clock Signal）是時(shí)序邏輯的基礎(chǔ)，用于決定邏輯單元中的狀態(tài)何時(shí)更新，是有固定周期并與運(yùn)行無關(guān)的信號(hào)量。時(shí)鐘信號(hào)有固定的時(shí)鐘頻率，在電子尤其是信號(hào)的同步數(shù)字電路，信號(hào)的利用像一個(gè)節(jié)拍器協(xié)調(diào)行動(dòng)的數(shù)字電路，它可以幫助每個(gè)組件完美同步的運(yùn)行。

德州儀器 (TI) 半導(dǎo)體事業(yè)部中國區(qū)業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳健鴻先生

但是，目前的技術(shù)跟不上數(shù)據(jù)量迅猛增長的腳步。TI突破性地首次將BAW諧振器技術(shù)用于集成時(shí)鐘功能，德州儀器 (TI) 半導(dǎo)體事業(yè)部中國區(qū)業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳健鴻先生，迫不及待地向EEWORLD記者介紹了這一新應(yīng)用。

石英晶體難以企及的高精度

吳健鴻先生首先闡述了當(dāng)前產(chǎn)業(yè)環(huán)境面臨的問題：“具有離散時(shí)鐘和石英晶體器件的通信和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)不僅成本高昂，而且開發(fā)過程復(fù)雜、耗時(shí)，通常性能容易受環(huán)境條件影響。幾十年來，設(shè)計(jì)人員一直使用石英晶體來產(chǎn)生這種電子心跳。通過晶體振蕩，實(shí)現(xiàn)精確的節(jié)奏。但當(dāng)這些昂貴的晶體出現(xiàn)磨損時(shí)，它們就會(huì)抖動(dòng)或跳變，進(jìn)而影響計(jì)時(shí)的精確性。特別是隨著5G通信和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，全球系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度日益加快，高精度時(shí)鐘就變得愈發(fā)重要了。”

吳健鴻先生接著表示：“未來通信基礎(chǔ)設(shè)施的時(shí)鐘要求，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)前石英晶體諧振器的設(shè)備性能。通過將TI BAW諧振器直接集成到時(shí)鐘設(shè)備中，我們可以實(shí)現(xiàn)超低抖動(dòng)性能和彈性，滿足在通信轉(zhuǎn)型的過程中對(duì)數(shù)據(jù)管道在抗震動(dòng)與抗沖擊方面日益嚴(yán)苛的要求。”

TI BAW振蕩器可產(chǎn)生穩(wěn)定、精確的高頻信號(hào)

德州儀器（TI）全新的兩款基于體聲波(BAW, bulk acoustic wave)諧振器技術(shù)的核心產(chǎn)品。這些微型計(jì)時(shí)器尺寸僅有100微米，比頭發(fā)的直徑還小，但它們的運(yùn)行頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石英晶體，可實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的系統(tǒng)性能。

對(duì)于BAW技術(shù)，吳健鴻先生首先做了講解：“BAW本身不是一個(gè)產(chǎn)品，是個(gè)技術(shù)，這個(gè)技術(shù)可以用在很多不同的產(chǎn)品里，只要產(chǎn)品設(shè)計(jì)里需要牽涉到時(shí)鐘而且相對(duì)復(fù)雜的時(shí)鐘時(shí)，這個(gè)BAW的技術(shù)就可以用到。過去，BAW諧振器技術(shù)常被用于過濾諸如智能電話之類的通信技術(shù)中的信號(hào)。在業(yè)內(nèi)，TI首次將這項(xiàng)技術(shù)用于集成時(shí)鐘功能。”

TI BAW振蕩器是一種電子振蕩器電路，它利用壓電效應(yīng)，通過震動(dòng)的微型聲波諧振器（BAW）的機(jī)械諧振產(chǎn)生穩(wěn)定的電子信號(hào)。這種精確的高頻信號(hào)可為電子系統(tǒng)提供時(shí)鐘和計(jì)時(shí)參考。

基于BAW的差分振蕩器

基于TI BAW技術(shù)的四大優(yōu)勢(shì)

采用TI BAW諧振器技術(shù)的新器件集成了參考時(shí)鐘諧振器，以小尺寸提供最高頻率。這一高度集成的芯片能夠有效提升性能，提高機(jī)械應(yīng)力耐受性，例如振動(dòng)和沖擊等。由于TI BAW技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，所以有線和無線信號(hào)的數(shù)據(jù)同步更為精確并使得連續(xù)傳輸成為可能，這意味著可以快速、無縫地處理數(shù)據(jù)，大幅提升整個(gè)系統(tǒng)的效率。

吳健鴻先生不無驕傲地表示：基于TI BAW技術(shù)的產(chǎn)品可為設(shè)計(jì)工程師提供多種優(yōu)勢(shì)：

更小的尺寸。集成至芯片封裝中，電路設(shè)計(jì)師無需在電路板上安裝單獨(dú)的時(shí)鐘器件。

大多數(shù)情況下能耗更低。許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用要求快速開啟時(shí)鐘系統(tǒng)。基于TI BAW技術(shù)的振蕩器的喚醒速度比石英晶體快100倍。

更小的數(shù)字噪音。TI網(wǎng)絡(luò)同步器芯片提供的抖動(dòng)性能優(yōu)于目前市場(chǎng)上的同類性能最佳設(shè)備。

更潔凈的時(shí)鐘。TI BAW諧振器提供超潔凈的計(jì)時(shí)參考,這對(duì)每秒數(shù)百Gb的高速數(shù)據(jù)傳輸十分重要。它也能集成到無線射頻（RF）芯片上,作為單芯片無線解決方案。

無需石英的MCU以及更高性能的網(wǎng)絡(luò)同步器新品

TI這次發(fā)布的新產(chǎn)品中包括業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的無晶體無線微處理器（MCU），它在封裝內(nèi)集成了一個(gè)TI BAW諧振器。設(shè)計(jì)工程師可利用此MCU完成更簡單、更小巧的設(shè)計(jì)，同時(shí)還能提升性能、降低成本。由于設(shè)計(jì)人員無需篩選、校準(zhǔn)和組裝外部石英晶體，從而加快了產(chǎn)品上市的時(shí)間。

TI發(fā)布的另一款產(chǎn)品是基于BAW技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)同步器，與石英晶體一同使用，可減少數(shù)字噪聲或抖動(dòng)。這些噪聲和抖動(dòng)通常來自數(shù)據(jù)中心核心網(wǎng)絡(luò)中有線或無線硬件基礎(chǔ)設(shè)施的通信子系統(tǒng)的輸入信號(hào)。消除噪音將為5G網(wǎng)絡(luò)等電信系統(tǒng)帶來諸多優(yōu)勢(shì)。

基于自身特點(diǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域

對(duì)于BAW技術(shù)的應(yīng)用，吳健鴻先生也給出了TI的理解：“在一些工業(yè)或汽車應(yīng)用里，如果PCB板有很大的震動(dòng)，晶振很不穩(wěn)定，導(dǎo)致有可能無線訊號(hào)有偏差。在這些應(yīng)用很苛刻的設(shè)計(jì)環(huán)境下，BAW技術(shù)可以解決一些時(shí)鐘穩(wěn)定性的問題。”

“除此以外，比如在通訊領(lǐng)域，因?yàn)楝F(xiàn)在通訊設(shè)備傳輸量很大，所以它對(duì)時(shí)鐘的要求就會(huì)很高，BAW技術(shù)的應(yīng)用就會(huì)特別好。其他的在網(wǎng)絡(luò)路由器、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、工廠、樓宇自動(dòng)化和醫(yī)療系統(tǒng)都可以用到這個(gè)技術(shù)。 ”

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