村田的諧振器用IC匹配服務(wù)為整機(jī)的小型化和性能提高做貢獻(xiàn)
村田從30多年以前起就為IC（集成電路）廠商和使用IC的家電和車載電子裝備廠商提供陶瓷振蕩子的IC匹配服務(wù)。我們每月都能接到數(shù)百件的評(píng)估訂單，為減少客戶的整機(jī)評(píng)估工時(shí)做著自己的貢獻(xiàn)。此外，我們還從2008年起開(kāi)始了晶體諧振器的IC匹配服務(wù)，也可以向?qū)︻l率精度要求更高的通信設(shè)備市場(chǎng)提供服務(wù)。
根據(jù)使用諧振器的市場(chǎng)不同，要求的IC匹配也不同。在此，我們介紹一下IC匹配的內(nèi)容。
1. 什么是諧振器用IC匹配
諧振器是與內(nèi)置振蕩電路的IC組合使用的。此IC的振蕩電路中內(nèi)置有逆變器等反相放大電路，每個(gè)IC的內(nèi)置逆變器特性各不相同。此外，還存在著客戶設(shè)計(jì)的基板的狀態(tài)、諧振器的特性、IC施加電壓等造成變動(dòng)的要因。這些要因可能會(huì)造成圖１這樣的異常振蕩。發(fā)生異常振蕩時(shí)，整機(jī)會(huì)無(wú)法正常工作。為了防止類似問(wèn)題發(fā)生，村田從客戶處借來(lái)安裝有IC的基板，進(jìn)行IC匹配的評(píng)估。
此外，IC匹配的另一重要目的是校準(zhǔn)振蕩頻率。在USB/CAN等有線通信中和BLE/Wi-Fi等無(wú)線通信中為確保通信品質(zhì)，對(duì)每個(gè)規(guī)格都規(guī)定有必要的頻率精度。代表性的通信規(guī)格的必要頻率精度如表1所示。我們從客戶處借來(lái)正在開(kāi)發(fā)的評(píng)估板，通過(guò)確認(rèn)每個(gè)模型的正確振蕩頻率來(lái)決定最佳的振蕩電路常量和產(chǎn)品規(guī)格。這些評(píng)估服務(wù)就叫做IC匹配。
圖1.振蕩異常的例子
表1． 按通信規(guī)格分類的必要頻率精度
2. 按商品分類和按市場(chǎng)分類的IC匹配服務(wù)
諧振器有陶瓷和石英晶體兩種。村田在30多年以前將陶瓷振蕩子以CERALOCK的名稱進(jìn)行了商品化，現(xiàn)在的世界市場(chǎng)份額仍然高達(dá)70%。尤其在車載市場(chǎng)的份額最高，是世界份額的90%。圖2表示陶瓷振蕩子的評(píng)估電路圖。在將向IC施加的電壓和溫度設(shè)為可變的同時(shí)，確認(rèn)振蕩幅度、振蕩波形、振蕩裕量及其他，決定最適合的電阻值和電容值。圖3是陶瓷振蕩子的評(píng)估結(jié)果一覽。村田認(rèn)為重要的不僅是振蕩電路能否正常工作，IC是否穩(wěn)定工作也是需要知道的，所以在面向電子裝備市場(chǎng)的振蕩子判定基準(zhǔn)中設(shè)定了產(chǎn)品低端極限品的最低振蕩幅度一項(xiàng)，將測(cè)定結(jié)果報(bào)告客戶。
接下來(lái)我們用三個(gè)服務(wù)事例來(lái)說(shuō)明我們是如何不僅測(cè)定振蕩電路的穩(wěn)定性，還測(cè)定整機(jī)的性能和電氣特性的。首先，第1個(gè)例子是在硬盤(pán)和光驅(qū)等電腦上使用的晶體諧振器的USB通信品質(zhì)測(cè)試結(jié)果（圖4）。支持USB和SATA通信的設(shè)備為取得其通信認(rèn)證必須實(shí)施信號(hào)品質(zhì)測(cè)試。村田通常除了IC匹配數(shù)據(jù)以外還會(huì)取得USB和SASTA通信的信號(hào)品質(zhì)的確認(rèn)數(shù)據(jù)等一并提交。這樣，我們?yōu)闇p少客戶自己評(píng)估時(shí)的工時(shí)做出了貢獻(xiàn)。
第2個(gè)例子，我們從2014年開(kāi)始批量生產(chǎn)Wi-Fi等的射頻市場(chǎng)用的高精度晶體諧振器，進(jìn)行要求總頻率精度在±20ppm以下設(shè)備的IC匹配服務(wù)。射頻市場(chǎng)以智能手機(jī)等電池驅(qū)動(dòng)的組裝產(chǎn)品為主流，組裝產(chǎn)品廠商和IC廠商為了讓電池盡可能用得久一些而在短時(shí)間工作的低耗電化上下力氣。圖5顯示BLE模塊中的μS時(shí)標(biāo)的消耗電流的測(cè)定結(jié)果。BLE廠商和IC廠商以這些數(shù)據(jù)為參考來(lái)決定他們使用多少頻率或多大尺寸的晶體諧振器。
第3個(gè)例子是Wi-Fi用EVM的測(cè)定服務(wù)。EVM是無(wú)線信號(hào)調(diào)制精度的參數(shù)，EVM值越好，無(wú)線的通信品質(zhì)就會(huì)越好。圖6顯示EVM的測(cè)定結(jié)果。現(xiàn)在，我們?cè)谔接懲ㄟ^(guò)諧振器參數(shù)改善EVM，同時(shí)探討能否用振蕩電路常量來(lái)降低EVM。此外，能改善EVM的諧振器參數(shù)也逐漸被探明，我們已經(jīng)將這些參數(shù)應(yīng)用到新商品的規(guī)格中。
圖2. 陶瓷振蕩子評(píng)估電路
圖3. 陶瓷振蕩子測(cè)定結(jié)果
圖4. 晶體諧振器USB信號(hào)品質(zhì)測(cè)試結(jié)果
圖5. 短時(shí)間內(nèi)的消耗電流測(cè)定結(jié)果
圖6. Wi-Fi模塊上的EVM測(cè)定結(jié)果
3. 強(qiáng)化在海外的IC匹配服務(wù)
目前，來(lái)自海外整機(jī)廠商的IC匹配評(píng)估的比例大約為40%。如果今后高精度晶體諧振器的評(píng)估增加，估計(jì)比重還會(huì)加大。
不過(guò)，海外客戶向日本村田遞送評(píng)估用基板時(shí)需要辦理出口手續(xù)，而且過(guò)海關(guān)和日本國(guó)內(nèi)國(guó)外的移動(dòng)最少也需花費(fèi)兩天以上時(shí)間。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有客戶出于這個(gè)原因而放棄委托村田并選擇了當(dāng)?shù)氐耐袕S商。于是我們?yōu)榱嗽黾覫C匹配業(yè)務(wù)，積極在海外據(jù)點(diǎn)開(kāi)展IC匹配評(píng)估業(yè)務(wù)。首先從2012年開(kāi)始，我們?cè)谥袊?guó)的上海實(shí)驗(yàn)中心開(kāi)辦了陶瓷振蕩子和晶體諧振器的IC匹配評(píng)估業(yè)務(wù)。通過(guò)與公司內(nèi)相關(guān)部門(mén)合作，當(dāng)?shù)氐脑u(píng)估工作員工直接與客戶的設(shè)計(jì)者用漢語(yǔ)聯(lián)系，力求把握客戶的需求并縮短評(píng)估所用工期。
今后我們還在探討在其他地區(qū)創(chuàng)辦IC匹配實(shí)驗(yàn)室的可能性。當(dāng)然，對(duì)于不能借給我們基板的客戶，我們將繼續(xù)從日本出差去進(jìn)行IC匹配服務(wù)。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-09-09
