解读“产业之盐”——电子系统不可或缺的晶体器件
开门七件事:"柴米油盐酱醋茶",盐是人们生活中的必需品,而在电子科技领域,晶体元器件则被称为"产业之盐",可见晶体元器件在电子技术领域的重要性。然而,"玉不琢不成器",石英晶体必须经过非常精密的加工才能为电路系统提供精准的时钟,而占据了世界晶体元器件市场超过1/5份额的精工EPSON(爱普生)公司无疑是雕刻石英晶体的能人巨匠。
从业界巨头看"产业之盐"现状
"就像比利时的钻石切工名扬四海一样,EPSON的石英晶体技术在全球也是处于领导者地位。EPSON拥有自己的晶棒工厂,而全球只有3家晶体元器件厂商 拥有自己的晶棒工厂,从最开始的人工晶棒培育,到切割,打磨……EPSON掌握了石英晶体加工的整个流程。此外,EPSON也是全球唯一一家既可以生产晶 体,又可以制作IC的厂商。" EPSON中国核心代理商世强产品经理张永龙先生表示。
毫无疑问,EPSON是世界上最大的晶体产品供应商。公司产品线包括几乎所有的石英晶体器件,主要产品包括:无源晶体、有源晶振、TCXO、VCXO、SAW振荡器、OCXO、原子钟、实时时钟RTC、角速度传感、LCD控制器、LCD驱动等,频率覆盖范围则从KHz至GHz全覆盖。
"在中国成熟的市场上,如手机市场、钟表市场、电表市场,EPSON的晶体元器件凭借其高精度、高可靠性、稳定的供货在市场上受到广泛好评,赢得了许多客户的青睐。" 张永龙指出。
例如在电力系统中,由于电网负荷的不同决定了电价的不等,从而需要时钟芯片在电表中计时。EPSON时钟芯片可保障电力系统分时分段计时,其内置晶体的实 时时钟模块(RTC)依靠精确的时间及特有的温度补偿功能,能够满足国家电网对时钟精度的要求。据悉,EPSON电表实时时钟RX8025T已经写入电表 国家标准中,成为行业标杆。
"EPSON在中国的手机和电表市场大获成功,不过,他并没有就此停下前进的脚步。2012年EPSON授权世强为其中国区代理商,依托世强在工业和通信 等领域所积累的深厚的客户资源及技术优势,世强有责任和能力将EPSON先进的晶体元器件技术带给中国工业、通信、汽车等领域的厂商,以帮助客户取得成 功。" 张永龙表示。
工业、通信、医疗应用之"盐"——内置32.768KHz晶体的RTC
RX8025T是专门适用于电表的RTC,而EPSON最新内置晶体的实时时钟芯片RX8010SJ则非常适合于视频监控,各种网络通信设备、工业控制系统、医疗设备、办公设备、测量仪器等各种有时间保持要求的工业和消费产品中。
"例如,智能三表(水表、气表、热表)、便携式医疗设备(例如血氧夹)、中央空调的控制器等生产厂家,现在非常需要EPSON低功耗的实时时钟模块(RTC)为其提供记时功能。" 张永龙指出。
与分立式方案相比,EPSON 实时时钟模块是在同一封装内集成了音叉型晶体(32.768KHz的时钟)和钟表用IC(具有振荡电路、时钟、日历、报警等功能)的模块。这带来许多好处,例如:减小了PCB面积,功耗仅为分立方案的1/3,由于内置晶体是在真空管中填充惰性气体,因此音叉不易受冷凝效应的影响,精度稳定性更高。
图1. EPSON 实时时钟模块是在同一封装中内集成了音叉型晶体(32.768KHz的时钟)和钟表用IC(具有振荡电路、时钟、日历、报警等功能)的模块
RX8010SJ将32.768KHz的晶体和时钟IC组合在一个封装中,并在出厂时进行时钟精度调整。采用PKG SOP 8 小型化封装,引脚兼容NXP,Maxim/Dallas等多家RTC, 用户可在现有的电路上方便的进行应用测试。
图2. RX8010SJ将32.768KHz的晶体和时钟IC组合在一个封装中
RX8010SJ时钟精度为5+/-23PPM,由于采用内置32.768KHz晶体,故而能够减轻用户对电路匹配的负担和环境对晶体电路的影响。"RX8010SJ时钟保持功耗仅160 nA ,约为竞争对手的一半,可以满足长期时钟保持要求并可采用小容量电池或电容,其工业级温度范围为-40 to 85 度。"张永龙进一步指出:"对于需要高端应用的客户,推荐带温度补偿的RX-8803SA。"
创新QMEMS技术——超小型、高精度、高稳定
世强代理的EPSON能够提供7050、5032全系列封装的QMEMS工艺有源晶振,这些晶振同上文所述的RTC都采用了EPSON创新的QMEMS工 艺。何谓QMEMS?如下如3所示,与以硅为材料的MEMS相对应,以石英为原料进行精微加工(光刻)并可以提供的小型化、高性能的晶体元器件被称 为:"QMEMS"=QUARTZ+MEMS。
图3. 何谓QMEMS?
小型化、高精度和高稳定性是时钟器件不变的主题。而对电子元器件进行小型化时,通常会出现性能的劣化。但是市场需求的是既达到小型化又不改变性能的电子元器件。传统机械加工方法已接近极限。
"随着尺寸越来越