5G作为第五代移动通信网络，有着非常广阔的应用前景，其高带宽、高速率等特点将彻底改变我们现在的生活。据相关数据预测，我国将于2018年完成试验组网，到2019年启动5G网络建设，最快2020年正式推出商用服务。随着5G技术的诞生，真正的智能时代即将到来，5G时代的高速率给移动运营商带来了机遇，但同时面临着前所未有的挑战，因为5G对无线设备有着更严格的时间同步，因此必须使用OCXO。在5G来临之前，这种OCXO部署在控制良好的环境中，5G时代，计算、核心网络和无线拆分成系统，部署在如信号塔、屋顶和灯柱等不受控制的环境中，这种环境下，OCXO将受到振动和极端温度的影响，这就要求部署架构的重新设计及评估MEMS和石英定时技术的优势，近日MEMS时序领域的领先提供商SiTime公司推出了Emerald Platform，这是一款革命性的高精度时序解决方案，解决5G基础设施设备的关键时序挑战。

借助Emerald平台，运营商能够在恶劣环境下部署5G设备，并可靠地提供任务关键型服务，据悉，Emerald Platform是一种基于MEMS的Stratum 3E解决方案，是改变5G基础设施游戏规则的时钟解决方案，它是首款MEMS OCXO，支持任何环境下随处部署5G设备，是业内唯一可编程的OCXO。

SiTime公司的全球市场营销副总裁Piyush Sevalia

SiTime公司专注于MEMS时钟解决方案

随着厂商们对时钟精度和尺寸的高要求，传统的时钟解决方案在很多领域已经无法满足市场的需求，很多的半导体厂商正在研发创新的时钟解决方案，以提高计时精度，作为全球领先的MEMS时钟解决方案商，SiTime公司一直在积极地推动行业的发展。MEMS时钟解决方案具有传统时钟解决方案不具备的独特优势，小尺寸、高可靠性和高性能等，这些特性为通信、汽车和物联网市场带来了巨大的发展潜力和增长空间。

在网络和通信中，时序同步对整个系统至关重要。Piyush Sevalia表示，MEMS时钟的弹性确保可靠性能，对于缺少控制，更严苛的环境中部署5G至关重要。可靠性和动态性能的同样需求推动了汽车中越来越多地使用MEMS谐振器，这种情况下，系统必须在各种严苛条件下可靠运行。在物联网领域，MEMS 时钟具有体积小、重量轻和低功耗的优势。

SiTime从2005年成立，到目前为止占了整个MEMS时钟器件90%的市场份额。从2007年第一个产品量产到今天，出货已经超过10亿颗。从现在到2025年这段时间，时钟市场的增长来自于三大领域，一个是5G时代这些设备的应用成长，带来的MEMS时钟器件需求增长；二是车用市场；三是物联网带来很多设备对时钟器件的需求。SiTime针对这三块市场应用都有推出相关的时钟产品，在MEMS这一块，SiTime总共超过100个专利，相较其它MEMS设计公司的技术领先超过五年，目前SiTime全球的客户超过1万家，覆盖超过200个应用。

在原来的传统品类器件里面，主要是用石英材料制作时钟。Piyush Sevalia提到，SiTime将半导体制造技术和MEMS制造技术应用到时钟领域，从2005年开始，SiTime开始从德国博世转做这个技术，一直成长到今天。在过去近10年时间，SiTime产品一直还没有进入电信这个领域。所谓电信领域，这里面用的大部分都是最高端的产品，像温补晶振、恒温晶振等。SiTime在最近推出包括整个涵盖时钟最高端的恒温晶振，适合在未来5G时候的应用。

创新的技术推动MEMS时钟行业的发展

SiTime是一个创新技术型的公司，它通过创新给客户带来非常多的价值。Piyush Sevalia提到，SiTime从2007年就不用石英的东西，开始用硅的东西做谐振子，在2011年的时候我们把小型化和性能优化的芯片带到市场。到2013年，我们的产品相对于传统石英，把器件的尺寸缩小了80%，精度提高了4倍。2015年，我们针对IOT，推出了把功耗降低90%，轻薄小尺寸部分减少了40%的产品，将它提供给2015年那时候的一些穿戴式IOT方面的市场蓬勃发展的厂商。到2017年，我们提供了高精度的产品，在精度上面提高了30倍，在可靠性上面也提高了30倍，提供给一些对可靠性、对精度这些要求更高的系统厂商。所以SiTime是通过技术的创新，提供一些价值给我们的客户。

SiTime在在时钟领域四个重要的参数：

第一个参数是频率稳定性，从SiTime第一个产品2006年、2007年出来开始，我们做到了全温度10个ppb的东西，到2018年我们可以做到0.005个ppm，就是5个ppb的东西，ppb就是10的-9次方的误差，再往下走，SiTime在过去的10年，整个精度超过5万倍的更新；

第二个重要参数是相位抖动，在过去10年之前，SiTime在这个指标上面改善了或者是优化了大概800倍这个规格；

第三个指标是短稳，在时钟领域特别是在电信上会特别关注的，这个指标也叫ppb稳定性。比如说在5G时代会特别关注这个部分，在过去十年间，SiTime在短稳的指标上面，从以前最早的MCU对短稳的指标不是这么在意，到5G时代，整个短稳的优化大概有3万倍左右，达到5G这一块设备应用所需要的指标；

第四个是尺寸，到目前为止全球的振荡器，在有源晶振这一块SiTime提供全球最小型的时钟产品，在IOT领域是对于尺寸的要求是更多的。另外，在5G时代，设备的小型化，它的这些高稳定性的振动器对小型化也有需求。SiTime在尺寸这一块提供了更大优势给到系统厂商。

MEMS时钟市场成长的三大驱动力：5G、IOT和汽车

在未来的市场里面，MEMS时钟主要有三个市场的成长驱动力，分别来自于5G时代、移动互联网IOT和汽车。在5G时代，SiTime就市场的认知来看，大概有2万亿的美元会投入这个市场的网络设备升级，这一块会达到更高的频宽速度，其中包括基站的投入跟安装会有十倍的增长。

“因为这个设备的投入，在安装的密度上相对4G时代的增长密度要高10倍；设备面临到一些环境变动对设备性能的影响，对系统厂商的挑战也会越来越高；对于物联网小型化、低功耗的要求，SiTime都可以提供到。”Piyush Sevalia说道。

在汽车领域，时钟的可靠性非常重要，未来的汽车将向着全面感知、人工智能和无人驾驶方向发展，这些应用对所谓环境的高压包括冲击要求、振动要求和工作温度范围要求等，它们对时钟要求会越来越高。SiTime在这个领域里，可以提供非常多的产品，其独特的优势是传统石英里面没法做的的。

Piyush Sevalia继续说道，在这些应用里，SiTime都已经成功进入并应用，包括路由器、交换机、OTN、4G、5G、射频等行业领域；其中卫星、高精度定位等的时钟模块均有涉及；在光通信应用里，100G和400G的光模块时钟，SiTime都有非常成功的应用案例。

SiTime公司的Emerald能解决哪些客户难题？

进入到5G无线时代，用户端需要更高的频宽，为了达到100倍的频宽，这些无线基地台，它安装的密度会远超过过去4G、3G的时代。为了要增加这个密度，把射频接收站的密度增加，它安装的位置就会越来越靠近人们生活的地方。未来在5G的小基站的这些安装，它可能会在高铁边上或者在大楼上面。这些工作的环境相较于过去建一个大基站的方式，它所要面临的环境影响包括振动、高低温等，这些环境条件更严峻，它对于系统的设计会越来越高。

从应用端来看，国内如电信要提供包括无人驾驶、安全辅助系统、机器控制等，Piyush Sevalia表示，以5G无线基站来为例，在两个不同的基站未来对时间误差的要求高于过去，两个无线基站的时间误差可容忍大概1.5个毫秒，在5G时代，在两个基站间要求的时间误差不能高于像130纳秒，几乎是10倍精度的要求。我们的Emerald产品可以提供到系统厂商一个非常好的参考时钟，这一块是现在传统时英里没办法解决的一个挑战。

SiTime公司的EmeraldOCXO体积可以做到9×7mm，它的体积缩小7%，相较于传统石英封装大小，石英现在比较通用的大小是25×22毫米，SiTime现在可以直接到9×7毫米，它提供的时钟的精度，它是一个3E等级的时钟，因为叫SiTime 3E，而且我们提供的这个3E等级的OCXO，它在工作环境下面有气流和热冲击这样的测试环境下，可以达到全温度5个ppb这样的产品，瞬间温度变化，每度C瞬间温度变化，可以达到频率稳定性可以做到50个ppt，ppt和ppb就是差了10的3次方。针对这个东西，它相较于ΔF/ΔT就是我们所谓的频率的弦率，频率相对温度变化的一个弦率，它比石英在这个指标上面要优于传统石英的10倍。

在抗振性方面，SiTime Emerald这个产品，可以达到每一个重力加速度，就是每个G，它的频偏低于0.1个ppb，在这个方面的指标，振动性方面的指标优于现在市场上你可以看到所有OCXO 20倍的指标。工作温度范围，目前SiTime提供了负40度到正85度，另外接下来我们会提供到105度这样的一个产品，105度的OCXO在目前石英这个市场上，基本上还没有能够提供。

在OCXO这个高精度等级的产品上，市场上对OCXO的几个规格上面敏感，包括对ΔF/ΔT就是频率相对温度的变化，它的敏感性、振动、工作温度范围等。这些参数对OCXO这个等级都会有影响。当系统功能师在使用OCXO这个产品的时候，放在板子上不像放其他的器件可以到处乱放，它必须最少三到五次不断的仿真、确认原来传统石英在OCXO上面要避开气流走动的位置，如果在板子上，它觉得可以避开气流，放在一个位置上那个板子固定的位置不会因为板子的弯曲或者它的应力上面改变了OCXO的精度。一般使用现在传统石英的东西，系统工程师大概三到五次要决定这个OCXO要摆在板子上面哪个位置，不能摆太靠近板边或者是不靠近板的中心，工程师可能要花很多时间在这个OCXO的摆放放。SiTime Emerald因为对温度的特性和振动性，对工作温度范围的宽温等参数优于石英很多，所以系统工程师在使用Emerald这个产品的时候，OCXO的东西在PC板子上可以任意摆放，大幅缩减设计上的时间和困难。

Piyush Sevalia强调，SiTime所有MEMS的振荡器都是可编程的，就是SiTime可以根据客户所需要的规格配置，包括MEMS的OCXO，通过这个可编程频率功能，SiTime可以支持从1MHz到220MHz频率的编程。相较传统石英它是固定频点，任何频点一动对它来说都是新品的研发，SiTime从1兆到220兆，任意频率都是可量产的产品。针对OCXO的输出的波型，SiTime可以提供两种，一种是LVCMOS的方波的输出，另外就是正弦波的输出。在线编程是我们近期推出带I2C接口的OCXO产品，通过I2C的接口，系统工程师可以有一个在线编程，根据客户的系统需求，实时对OCXO内部一些参数做配置。

5G时代，为何SiTime公司的Emerald不可或缺？

被问及SiTime公司的Emerald为何能成为独一无二的时钟解决方案时，Piyush Sevalia表示，在5G部署中，设备越靠近客户，越容易受到热震荡、振动、高温和高湿的影响。为了保证5G的速度和服务，需要一种新的定时方法。SiTime采用创新设计技术开发了Emerald Platform OCXO，其动态性能优于传统石英OCXO20倍，这些新型OCXO改变了5G时钟的游戏规则，并得到早期客户的一致好评。

SiTime的MEMS时钟解决方案可以成为5G、物联网和汽车电子产品的脉动信号。Emerald解决5G 基础设施面临的严峻时钟挑战，支持网络切片、ADAS 和 M2M 通信等新服务，并在15亿美元电信和网络时钟市场中确立新的性能基准：抗热震荡能力提高10倍，抗振动能力提高20 倍，尺寸减小75%。它具有前所未有的易用性，降低设计复杂性，加快实现营收。与石英 OCXO不同，Emerald不需要保护元件，也没有位置或气流限制，最重要的是，它具有最大灵活性：是业界唯一可编程的OCXO。

SiTime公司产品的的核心竞争力

Piyush Sevalia表示，相对传统石英，SiTime专注于单一器件一些指标，提供单一的器件，从系统层面的角度来看，帮客户解决时钟方面的难题，SiTime从这个方面考量，不止要去优化MEMS系统本身，包括锁相环、温度补偿、封装等技术。

未来SiTime公司在MEMS时钟技术上还有哪些可以创新的点，Piyush Sevalia表示，SiTime在设计精度、抖动值、全温精度等，其实很多方面我们都可以做得更好，但到现在为止还没有看到MEMS技术的瓶颈，目前技术足够满足客户的需求，Emerald这个东西为客户提供很多创新的价值。