高性能时钟产品趋势漫谈

钟表就像电子系统中跳动的心脏。随着通信和网络、企业服务器和存储设备、消费电子、医疗电子、汽车设备、办公及家庭解决方案的兴起，系统计时便成为一个重要的话题。近日，《电子产品世界》采访了部分顶尖时钟产品厂商，请他们介绍了时钟产品的趋势。

时钟面临的挑战

首先，新产品推介的速度越来越快。Cypress时序解决方案业务部高级主管Sudhir Gopalswamy说：“在各种应用领域里面，我们可以看到整个新产品向市场推广的进度变得越来越快。”以中国的两个蓬勃发展的应用产业来说，数字电视产业以前可能需要两年的时间，现在缩短到不到六个月;同样，通信领域的系统设备的整体推出时间也大大缩短。

其次，标准在发展。Silicon Laboratories时序产品高级产品营销经理James Wilson指出，随着硬件设计在互联网、无线/射频传输、广播视频、测试测量等高性能应用中变得越来越复杂，硬件设计人员在一项单一的硬件设计中，做到支持越来越多的标准、协议和规格。例如正在设计中的最新互联网设备，不仅需要支持同步光纤网标准、同步数字系列标准和以太网，还需要支持高清晰度视频传输。下一代无线基础设备正在设计当中，需要同时支持宽带无线接入技术和长期演进技术。因此，“对于我们的客户来说，在不降低性能或成本的情况下，设计出最有效率的时序产品是一个重大的挑战。”

高性能的需求。安森美半导体数字及混合信号产品部策划市场经理白国能说，随着电子系统的数据率越来越高，高速数字信号的质量与输入时钟紧密相关，故需要高性能时钟。高性能及高精度时钟最讲究频率抖动性能，其次就是需要顾及温度稳定性和功耗问题。

高精度。Gartner 公司首席研究分析师 Sergis Mushell 指出：“在通信和数据处理应用领域，对高性能时序 IC 日益增长的市场需求的关键在于对于更高精度的需求。可编程时钟为工程师提供了高度的设计灵活性，能充分满足通信和数据处理领域内多种应用的要求。”为此，Cypress于今年6月16日推出了可编程系列—FleXO，它可即时生成从 50 到 650 MHz 之间的任意频率，其中包括通常用来优化 FPGA 或 ASIC 性能的非标准频率。设计人员能通过简单的引脚选择或 I2C 编程来调节 FleXO 时钟的输出频率，以便在整个硬件平台系列上使用单一器件。FleXO 时钟发生器还支持频率容限功能，这样设计人员就能以 0.2ppm 的精度调节时钟频率，从而测试系统在各种潜在频率波动情况下的稳健性。

系统尺寸需求越来越小。主要满足便携式产品的需求。今年7月17日，Intersil发布小而薄的实时时钟器件—ISL12057/8/9，定位低电压和便携式应用(如图1)，号称比普通产品方案小73%，厚度小45%，简化了电表、多功能打印机、数码相框和许多其他设备的设计，使系统成本降低。

高性能时钟的发展趋势

Cypress的Sudhir总结高性能时钟的主要特点如下。

●性能：高频、低抖动、低相位噪声。

●可编程性：可根据客户不同的需求，快速修改设计，在很短的时间内帮助实现客户需求。例如Cypress的FleXO 时钟发生器采用了可编程锁相环(PLL)技术，相对于昂贵且不灵活的SAW(表面声波滤波器)振荡器和泛音晶体振荡器而言，不失为一种良好的替代方案。

●EMI削减：可以帮助降低EMI。

●系统成本降低：主要通过提高集成度，可以把整个系统里面的元器件个数降低，进而把整个系统的成本降低。

●广阔的产品组合：即产品系列非常全，某类设计里需要用到的时钟产品尽可能在一家公司里全部找到。

●广阔的标准配置，可以为客户提供多种配置，例如可用于晶体外置(合成器和VCO型)，也可以晶体内置(XO，VCXO或支持频率容限功能的XO型)。

SiTime市场行销副总裁Piyush Sevalia则指出了具体指标：

●高频(> 100 MHz);

●计时抖动非常小，< 2psRMS(均方根)相位抖动;

●差分信号—LVDS，LVPECL，HCSL;

●在不影响性能的情况下，支持采用低电压(1.8V)实现低功耗;

●可编程实现定制各种频率，从而实现性能的最优化。例如，虽然10千兆位以太网要求采用156.25 MHz的频率，但在某些应用中，为了提高性能和减小位错，经常用到的是156.25391 MHz的时钟。

　　热门应用

据SiTime介绍，目前，许多应用都需要性能非常高的时钟，这些时钟要具有高的频率、良好的稳定性和超低的计时抖动，其中包括如下方面。

●存储应用：

工作频率为150MHz的SATA时钟;

工作频率为106.25 MHz或212.5 MHz 光纤通信时钟;

250 MHz或500 MHz USB接口;

98.304 MHz Firewire高速数据传输接口。

●以太网应用：