Кремниевые генераторы соответствуют кварцевым и экономят место

Цельно-кремниевые генераторы могут быть стабильнее 100 ppm по температуре при микроамперных уровнях потребления, утверждает основанная в Чешире компания eoSemi.

Разговор шёл в преддверии запуска первого продукта компании - эталонного тактового генератора с частотой 32 кГц на чипе 1.5 х 1.5 мм, уже находящегося в качестве инженерного образца и намеченного на коммерческое производство с 3 квартала.

Произведенный по стандартной КМОП-технологии, чип потребляет 8 мкА при точности до ±30 ppm.

В компании заявляют: “Такая комбинация характеристик и температурный рабочий диапазон от -40 до 85°C означают, что данное решение будет соответствовать требованиям к системному проектированию, принятым у главных производителей мобильных 3G-устройств”.

Многие производители чипов пытались создавать кремниевые эталонные генераторы, но им либо не удавалось это сделать, либо потребление питания таких устройств оказывалось чрезмерным.

“При попытках добиться точности, кремний - это последнее, что можно использовать”, - говорит Ян МакБет, генеральный директор eoSemi.

Несмотря на это, цельно-кремниевый генератор, который соответствует кварцевому как по точности, так и по мощности, будет иметь массу преимуществ, не последняя из которых - большая экономия места.

/ После производства, калибровочные коды вшиваются в энергонезависимую память. Это делается только один раз. При подаче питания коды копируются из этой памяти в SRAM для дальнейшего использования, а энергонезависимая память отключается для экономии питания. Некоторые коррекции производятся постоянно (черные стрелки), другие - периодически (красные стрелки). Период составляет порядка 4 сек, и по словам МакБета, может активно варьироваться от 0.25 до 30 сек с тем, чтобы в целях экономии питания, будущие чипы могли предоставлять данные о температуре с любого места телефона и предупреждать о её изменениях. Так, как алгоритмы компенсаций скрыты за патентами компании, детали заводской калибровки остаются под покровом тайны. “Без калибровочного алгоритма, не будет необходимой производительности”, - говорит МакБет.

Технология компании eoSemi под названием ATOC (“точная цепь тактового генератора”) сосредоточена как раз на компенсации ошибок, нежели на попытках довести сам генератор до работы без единой ошибки.

“У нас есть методы настройки любых генераторов: резестивно-ёмкостных (RC) и катушечно-конденсаторных (LC)”, - говорит МакБет. “И весь смысл тут в компенсации, а не в самих генераторах”.

В случае с частотой 32 кГц, это простой и неточный RC-генератор, скорректированный по температуре и механическому напряжению в чипе, включая гистерезис для обоих случаев (см. диаграмму).

“Если не решить проблему с механическим напряжением, то ничего не получится”, - продолжает МакБет.

В качестве дополнительного преимущества решения МакБета - то, что оно не имеет кварцевого параболического температурного коэффициента (см. диаграмму), поэтому термистор, использующийся в телефонах для цифровой компенсации 32 кГц, может быть удален из спецификации материалов вместе с кристаллом и его двумя конденсаторами.

Как заявляют в eoSemi, генератор создан так, чтобы возбуждать компоненты телефона по уже существующим цепям подключения, поэтому никаких изменений в чипах радиомодема не требуется”.

Понятно, что не просто будет  иметь дела с крупными производителями мобильных телефонов, особенно когда вы - маленькая молодая компания, основанная в Конглтоне.

Но согласно МакБету, производители заинтересованы в этом продукте и нуждаются в нем.

“Одна из таких компаний сообщила нам, что у них уже 7 лет есть спецификация требований для кремниевых генераторов, и наши решения впервые удовлетворяют им: потребление питания в пределах микроампера и температурная стабильность до 100 ppm”.

/ Зависимость температуры и стабильности в ppm. По заявлению eoSemi, генераторы находятся в голубой зоне.

Генератор изготавливается тайваньской компанией TSMC по КМОП-техпроцессу 0.18 нм.

И хотя TSMC не стали бы связываться с мелкими компаниями, производители телефонов  доверяют им, поэтому по словам МакБета, “ребята из телефонных компаний оттеснили производство своим самым крупным поставщикам”. В результате TSMC будет производить чипы эталонных генераторов eoSemi под своим знаком и поставлять их на рынок мобильной промышленности.

“Вы увидите, что они начнут появляться во 2 квартале следующего года”, - говорит МакБет.

Компания eoSemi будет также осуществлять поставки чипа под своим брендом.