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微型技術,影響全球:TI 突破性的 BAW諧振器技術打造全新電子心跳 ... ...

2019-3-28 05:05 PM| 發佈者: SophieWeng@G| 查看: 411| 評論: 0|原作者: 德州儀器Think. Innovate 部落格|來自: 德州儀器

摘要: 幾十年來,設計人員始終使用石英晶體來產生這種電子心跳,並透過晶體振盪來實現精確的節奏。然而,當這些昂貴的石英晶體出現磨損時,它們會產生抖動或跳變,進而影響計時的精確度。德州儀器(TI)近期全新推出了兩款 ...

每個電子系統皆有心跳 — 時鐘訊號,以協助每個零組件完美無瑕地同步運行。幾十年來,設計人員始終使用石英晶體來產生這種電子心跳,並透過晶體振盪來實現精確的節奏。然而,當這些昂貴的石英晶體出現磨損時,它們會產生抖動或跳變,進而影響計時的精確度。德州儀器(TI)近期全新推出了兩款採用體聲波(BAW,bulk acoustic wave)諧振器技術,以作為新型態的電子心跳。這些微型計時器尺寸僅有100微米,小於一根頭髮的直徑,但工作頻率卻遠高於石英晶體,可實現更優異的系統性能。


隨著 5G 通訊和大數據時代的到來,由於全球系統之間的資料傳輸速度日益加快,使得高精密度時鐘也變得更加重要,以連結醫生與病患、農民與家畜,以及建築與汽車。TI 採用 BAW 技術的新產品能從根本改善內部時鐘性能,並加速從建築自動化至虛擬健康醫療(virtual health)等各種應用。

過去,BAW諧振器技術經常被用於過濾像是智慧型手機等通訊技術中的訊號,TI 為業界第一個運用這項技術來提供整合性時鐘功能的廠商。


無需石英:業界首創無晶體無線 MCU

TI 近日新推出的產品包括業界首創的無晶體無線微控制器(MCU),其在封裝內整合了 一個 TI BAW諧振器。設計工程師可利用此 MCU 打造更簡單、更小巧的設計,同時提升性能、降低成本。此外,由於設計人員無需篩選、校準和安裝外部石英晶體,進而加速了產品上市時間。


TI連網微控制器事業部副總裁 Ray Upton 表示,「透過移動並分析大量的資料以做出準確、明智的決策是一項非常重要的創新能力,而無線網路是資料遷移 (data migration)的核心,且利用連接裝置連接最後一英哩的能力是資料週期(date cycle)的關鍵部分。」

至 2022 年,物聯網應用的支出預計將從2018年的 1,510 億美元左右提升至 1.2 兆美元。此一快速增長顯示了物聯網應用正深入至各個領域。其中,有高達 90% 來自科技、媒體和電信產業的高階主管表示,物聯網是其經營策略的核心。


TI 全新推出的SimpleLink™ 多重協定標準 MCU,藉由 BAW 技術,可整合至低功率無線射頻裝置中,例如低功耗無晶體藍牙和Zigbee®技術,以減少由外部晶體所引起的無線射頻問題。


消除時鐘噪音:TI 採用 BAW 技術的網路同步器消除數位雜訊

TI 推出另一款採用 BAW技術的產品為網路同步器,可與石英晶體結合使用,進而減少數位雜訊或抖動,並消除來自資料中心核心網路中有線或無線硬體基礎設施的通訊子系統的輸入訊號,這將有助於 5G 網路等電信系統。


TI高速數據與時鐘事業部副總裁暨總經理 Kim Wong 指出:「未來對於通訊基礎設施的時鐘要求,將遠遠超越當前石英晶體諧振器的裝置性能。透過將 TI BAW 諧振器直接與時鐘裝置相整合,可以實現超低抖動性能和彈性,以滿足在通訊轉型的過程中對數據通道(pipeline of data)在抗震動與抗衝擊方面日益嚴苛的要求。」


微型計時器的工作原理

TI BAW振盪器是一種電子振盪器電路,它透過壓電效應(piezoelectric effect),並利用震動的微型聲波諧振器(BAW)的機械諧振產生穩定的電子訊號。這種精確的高頻訊號可為電子系統提供時鐘和計時參考。

TI 採用 BAW技術的產品可為設計工程師提供眾多優勢:

    • 更小的尺寸:由於它們整合在晶片封裝中,電路設計師無須在電路板上外加單獨的時鐘裝置。

    • 在多數情況下功耗更低:許多物聯網應用必須快速地開啟時鐘系統,與石英晶體相比,採用 TI BAW技術的振盪器的喚醒速度快 100 倍。

    • 更小的數位噪音:TI網路同步器晶片提供的抖動性能優於目前市場上的同類型最佳裝置。

    • 更潔淨的時鐘:TI BAW 諧振器提供超潔淨的計時參考,這對每秒數百Gb的高速數據傳輸而言十分重要。此外,它也能整合至無線射頻(RF)晶片上,作為單晶片無線解決方案。



核心影響

隨著5G網路和下一代通訊技術的出現,從商業到醫療保健、農業和教育等眾多領域都將受其影響。


當通訊基礎設施建置逐漸完善且足以支援大量數據傳輸時,企業和政府將希望能提供無線覆蓋,包括從倉庫中相互通訊的裝置到智慧型手機、恆溫器、心率監測器和許多其他裝置之間的通訊等,以便實現在最後一英哩的點對點連接。


TI連網微控制器事業部副總裁 Ray Upton 表示:「藉由改變系統的設計方法,TI BAW 諧振器技術將加速下一代工業與通訊應用的發展。」

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