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经过多年发展，石英晶振已占据市场主导，在一些产品应用中，MEMS硅可编程晶振又是不二选择，这是为什么呢?而MEMS硅晶振和传统的石英晶振有何区别呢?接下来扬兴和大家一起聊聊这两种晶振的特点。

一、一致性和稳定性：硅MEMS晶振优于石英晶振

石英晶振不同的工作频率对应不同的切割角度和切割方式，小型化后质量稳定性难以保障。此外，石英晶振老化后，可能导致密封在金属壳与基座空腔内的惰性气体“漏气”。一旦晶体表面的银被氧化，产品将出现故障。石英产品平均无故障工作时间仅为3千万小时。而硅MEMS晶振生产时采用完全半导体工艺，保证了量产产品的品质一致性;且硅晶振采用先进工艺进行真空密封，无“气密性”问题。SiTime晶振公司测试数据显示，硅晶振平均无故障工作时间可高达5亿小时。

二、即时生产力：硅MEMS晶振优于石英晶振

石英生产流程包括切割、镀银、封装、测试、老化等数十道工序，一般需要经过8-16周的生产周期。此外，石英振荡器所需的基座和起振IC全部被两三家日系供应商控制，这决定了石英晶振无应急供货能力。而MEMS硅晶振加工厂会提前备有大量的MEMS谐振晶片及CMOS晶片，当有客户需求的时候仅需要进行简单的封装测试就可交货，交货周期大大缩短。

三、抗冲击性：硅MEMS晶振优于石英晶振

石英晶振工作频率与晶片厚度成反比，晶片太薄则容易碎裂。工作频率为40MHz的石英晶振，对应晶片厚度仅为0.04mm。因此，高频石英产品在运输过程中容易碎裂。而MEMS硅晶振轻巧的设计和先进的架构，使其具有良好的抗冲击能力。根据SiTime晶振公司测试bao告显示，硅晶振抗冲击性是石英晶振10倍以上。

四、可编程性：硅MEMS晶振优于石英晶振

传统石英振荡器的主要规格参数如输出频率、频率稳定性是由石英切割的形状、厚度及加工过程中镀银老化等步骤来实现，这也导致石英缺乏灵活性。全硅MEMS振荡器可使用专门的设备进行编程，实现频率、电压、精度等相关参数的控制。

五、频率温度特性：石英晶振优于硅MEMS晶振

根据Epson晶振测试数据显示，石英晶振温度特性呈现连续性的三次曲线，而带简易温调功能的石英晶体振荡器(如G-211S*E)能够在较大温度范围内保持特性温度。而硅的频率公差随温度呈线形变化,需要使用小数分频锁相环电路(PLL)进行精密补偿，以保证频率稳定性。

六、相位抖动：石英晶振优于硅MEMS晶振

全硅MEMS振荡器使用锁相环电路进行补偿，针对各温度范围转换不同的分频比。温度点的振荡频率不连续性将引起输出信号相位变化，从而对噪音和抖动特性造成不良影响。根据Epson晶振对3.3V电源电压、+25℃条件下不同振荡器进行测试，石英晶振在12K至20MHz的相位抖动情况显着优于硅晶振。

七、电流消耗：石英晶振优于硅MEMS晶振

Epson晶振在3.3V电源电压、+25℃且负载电容等于10pF的条件下各振荡器耗电量测试数据显示，石英晶体振荡器采用波源基波振荡方式，结构简洁，耗电量较低。而全硅MEMS振荡器结构复杂，电流消耗要显着高于石英晶振。

八、起振特性：石英晶振优于硅MEMS晶振

根据Epson晶振对0-0.5秒时间段中，在3.3V电源电压、+25℃的条件下各振荡器通电后的起振特性的测试结果：以频率偏差在±10*10-6以内的稳定所用时间进行比较，石英晶体振器的振荡频率在1.5毫秒以内实现稳定;全硅MEMS振荡器①约需90毫秒;受频率补偿方式的影响，相位抖动特性较好的全硅MEMS振荡器②约需250毫秒。

九、频率稳定度：石英晶振优于硅MEMS晶振

Epson晶振测试50秒条件下的各振荡器频率稳定度结果显示，硅MEMS振荡器①由于信号强弱而产生高达约0.6*10-6的抖动。带锁相环补偿电路的硅MEMS振荡器②稳定度有所改善，但仍不及石英晶体振荡器。

综合上述实验指标以及市面各类产品参数，我们在下表中总结石英晶振及硅晶振各指标的差异。总体来说，MEMS硅晶振在质量稳定性、抗震性能、交货周期、封装尺寸及可编程方面具有优势，在对小型化要求较高的市场或某些特定的应用场所如物联网、可穿戴等领域逐渐渗透。石英晶振精度高、耗电量小、相噪抖动较小等优势显着，广泛用于卫星通信、GPS、航空航天及消费类民用电子产品中。