Arrivano gli oscillatori in tecnologia piezoMems

OSCILLATORI –

Idt ha presentato i primi dispositivi basati sulla tecnologia che combina il materiale piezoelettrico con un Mems. I chip, che supportano Lvds e Lvpecl, offrono un jitter inferiore a un picosecondo e possono sostituire direttamente gli oscillatori al quarzo in contenitore 7050 e 5032.

La tecnologia piezoMems presentata alcuni mesi fa da Integrated Device Technology ha iniziato a dare i primi frutti: la società californiana, infatti, ha recentemente annunciato una prima serie di prodotti basati su questa soluzione innovativa. Denominata 4M, la famiglia comprende oscillatori pMems per frequenze fino a 625 megahertz, caratterizzati da un jitter di fase inferiore a un picosecondo. I dispositivi, che supportano Lvds e Lvpecl, sono stati specificamente concepiti come sostituzione diretta per i tradizionali oscillatori al quarzo nei contenitori 7050 e 5032. Di questi temi abbiamo parlato con Harmeet Bhugra, direttore della divisione Mems di Idt.

La tecnologia pMems
Come ha ricordato Bhugra, la tecnologia pMems utilizza il materiale piezoelettrico per il suo elevato accoppiamento tra interazione elettrica e meccanica, e un monocristallo di silicio per il suo alto fattore di qualità come massa vibrante (cioè per la sua alta selettività di frequenza). Grazie alle doti del silicio, infatti, il risonatore pMems offre un fattore di qualità Q superiore a 10.000. Scegliendo opportunamente il materiale piezoelettrico per la trasduzione tra i due domini energetici, è possibile fare a meno della polarizzazione (cioè di un'alimentazione esterna in tensione continua), che è invece necessaria per i risonatori Mems basati su trasduzione capacitiva. L'alto rapporto di trasmissione dell'energia, inoltre, consente di raggiungere valori di frequenza elevati. Secondo Idt, la tecnologia pMems offre una serie di vantaggi concreti rispetto ai tradizionali quarzi; tra essi le dimensioni estremamente ridotte, maggiore resistenza a shock e vibrazioni, maggiore stabilità della frequenza nel tempo, costo contenuto, una gamma di temperatura più ampia, maggiore varietà di funzioni realizzabili (Pll configurabili, moltiplicatori, divisori, uscite multiple ecc.). I pMems, inoltre, consentono di ridurre i costi e i tempi connessi alla preparazione del prodotto, poiché la frequenza di oscillazione viene impostata tramite una programmazione effettuata in fabbrica (non occorre una taratura con il laser). Per quanto riguarda le frequenze di oscillazione, la tecnologia pMems copre la gamma compresa tra 1 kilohertz e 1 gigahertz; anche questo valore così elevato viene ottenuto in modo “nativo”, cioè da un'oscillazione primaria non sottoposta a moltiplicazione. Sempre secondo Idt, la tecnologia pMems offre anche maggiore affidabilità rispetto ai risonatori Mems basati su trasduzione capacitiva.

I primi dispositivi
Per iniziare a diffondere la tecnologia pMems, Integrated Device Technology ha scelto di proporre al mercato una famiglia di dispositivi che possono essere utilizzati come sostituzione diretta dei tradizionali oscillatori al quarzo in contenitore a sei pin; questa soluzione ovviamente non consente di offrire riduzioni degli ingombri, poiché i contenitori standard utilizzati sono gli stessi dei quarzi, ma - come ha spiegato Bhugra - rende più facile l'adozione della nuova tecnologia da parte dei clienti. Come si è detto, la serie 4M comprende in particolare componenti per frequenze fino a 625 megahertz, con jitter di fase inferiore a un picosecondo; i prodotti supportano Lvds (Low-voltage differential signaling) e Lvpecl (Low-voltage positive emitter-coupled logic) e sono disponibili in due tipi di contenitori standard per montaggio superficiale: 7050 (7x5 mm) e 5032 (5x3,2 mm). Naturalmente la possibilità di sostituzione diretta è assicurata dal fatto che anche la piedinatura è identica a quella degli oscillatori al quarzo. Il portavoce di Idt ha sottolineato che i nuovi dispositivi della serie 4M soddisfano tutti i requisiti richiesti ai tradizionali quarzi nelle applicazioni ad alte prestazioni: precisione di frequenza di +/-50 ppm nella gamma di temperatura industriale (da -40 a + 85 gradi centigradi), ottima stabilità della frequenza nel tempo (variazione minore di 5 ppm all'anno), contenitore SMD standard ecc. In più, i pMems offrono una maggiore resistenza agli shock e alle vibrazioni.

Le applicazioni
Bhugra ha spiegato che i pMems della serie 4M sono rivolti alle applicazioni che richiedono dispositivi ad alte prestazioni, basso jitter e il supporto di Lvds e Lvpecl; un possibile esempio di applicazione tipica è rappresentato dai sistemi 10GB Ethernet, ma non mancano possibilità di impiego in altri settori quali consumer, cloud computing e automazione industriale. Naturalmente Idt ha in programma di sfruttare la tecnologia pMems per realizzare molte altre famiglie di prodotti, anche sulla base delle esigenze indicate dai clienti “tier 1”; altre novità saranno annunciate entro il 2012.

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