压电式MEMS时钟芯片诞生 Sand 9剑指手机市场
2013-09-05 20:17:51   来源：中国微纳技术俱乐部   评论：0   点击：

中国微纳技术俱乐部 王懿

MEMS芯片制造商Sand 9宣布新型压电式MEMS时钟芯片诞生，可应用于数十亿部手机和广阔的物联网领域。超过5年的研发时间，Sand 9终于成功研发出第一款时钟芯片，而手机客户已经一字排开，等候多时了。

“我们开始从移动市场的需求出发，在研发过程中发现MEMS芯片需要采用压电原理设计。”高级营销总监Todd Borkowski说道。“成功打开手机市场的关键要素是压电材料，它使得MEMS芯片比传统电容式设计的性能更好、尺寸更小、功耗更低。”

“我们发明的压电式MEMS技术在电-机耦合方面比静电式好100倍，”Borkowski说，“基本上，利用该技术实现的产品性能、尺寸、功耗与石英产品在一个水平。”

2007年，Sand 9从波士顿大学拆分出来，Pritiraj Mohanty是联合创始人和MEMS技术发明者，Matt Crowley是业务发展部副总裁。Sand 9从创立伊始便把时钟芯片作为其主攻对象，目标是为手机和物联网领域提供更优性价比的时钟产品。

Sand 9叉指式压电谐振器是全球第一款MEMS时钟手机解决方案

Sand 9已经申请了80多项专利，到目前为止获得35项授权，不仅仅包括MEMS技术本身，还涉及电路、系统和工艺创新。特别是Sand 9压电谐振器使用叉指式设计，可以创建所需频率下的驻波。该谐振器本身由硅薄膜（上下两层为氧化层）构造而成，上层是氮化铝压电材料。由于较高的温度对硅和二氧化硅的影响相反（硅软化，但二氧化硅硬化），所以MEMS谐振器可达到0.02%频率稳定性，而无需任何外部补偿。

Sand 9正在拓展无线应用市场，目前该市场正被高端石英温度补偿晶体（TCXO）占领，尤其适用于手机的蜂窝收发器、电源管理IC、GPS、WiFi、蓝牙和使用低功耗蓝牙的配件。最新推出市场的两款时钟芯片将是TM061 MEMS谐振器（MR）和TM361温度感测MEMS谐振器（TSMR）。这两款芯片均使用亚毫米封装尺寸（0.76 x 0.84 x 0.5mm），Sand 9声称比最小的石英晶体还要小50%，且耐冲击性比石英晶体高10倍。

48-MHz TM061是一款针对蓝牙智能应用的谐振器，内部采用dummy cap取代ASIC，是一款超低成本解决方案。76.8-MHz TM361也采用dummy cap，但是还包含温度传感器（热敏电阻）和加热器以进行复杂地补偿和校准。集成热敏电阻的MEMS谐振器，其热耦合性能比石英产品好10倍。TM361中的加热器使得OEM厂商可实现快速校准。展望未来，Sand 9计划后续的产品集成相位锁定回路（PLL），以实现完整的压电式MEMS振荡器。

Borkowski补充：“我们的产品路线图包括具有温度感测功能的MEMS振荡器（TSMO），该振荡器将ASIC电路集成在硅帽上。”

Sand 9芯片将由2家代工厂制造，MEMS部分交付给GlobalFoundries，ASIC部分交付给IBM，然后再使用晶圆级键合，使得ASIC芯片封盖在MEMS芯片上，同时防止环境污染MEMS结构。

Sand 9芯片级设计：可通过倒装和压塑集成到客户产品的封装中

一个令人兴奋之处在于：Sand 9的MEMS谐振器和振荡器可通过倒装和压缩模塑（压塑）方式与其他器件实现SiP封装集成，这是令石英产品望尘莫及的。事实上，Sand 9的商业模式是仅仅卖晶圆级的芯片，客户可以将时钟芯片集成到自己的产品中，因此可以节省电路板空间。

除了创投的支持，包括Commonwealth Capital Ventures, Vulcan Capital, Flybridge Capital Partners, General Catalyst Partners和Khosla Ventures，Sand 9还有明星级技术合作伙伴，包括爱立信、英特尔、ADI和CSR（原剑桥硅无线）。