TI突破性的BAW諧振器技術(shù)，為建設高性能通信設施基礎架構和無(wú)線(xiàn)互聯(lián)互通平臺掃清了障礙

　　時(shí)間：2019年2月28日上午

　　發(fā)言人：吳健鴻，德州儀器半導體事業(yè)部中國業(yè)務(wù)發(fā)展總監

　　問(wèn)答部分：

　　問(wèn)1：請問(wèn)MCU體積和設計上會(huì )有優(yōu)化空間嗎?TI未來(lái)在這方面會(huì )有哪些創(chuàng )新?

　　吳健鴻：剛才有提到，設計中，最重要的是省掉晶振體積，這是12%的減少。一般2.4G的設計里，占的最大空間是MCU本身的體積，我們已經(jīng)把MCU和無(wú)線(xiàn)部分整合到一顆芯片里，此外，把外圍的晶振也放在里面，中間省掉了除了石英晶振以外外圍的兩三個(gè)器件，這樣可能就是最好的設計。其他占用PCB部分就是天線(xiàn)部分，天線(xiàn)本身和IC設計關(guān)系不大。我需要強調兩個(gè)方面，一方面我們把體積縮小了，另一方面產(chǎn)品穩定性提升。

　　問(wèn)2：BAW技術(shù)應該不是一個(gè)新的技術(shù)，早就有了，但通常是用在做濾波器，TI怎么想到把它拿來(lái)做諧振器，濾波器和諧振器在原理上利用了BAW什么特性?是怎樣做的?

　　吳健鴻：這是很好的問(wèn)題，業(yè)界半導體公司確實(shí)是有用到BAW技術(shù)，但都是以做濾波器為主?，F在把BAW用在時(shí)鐘上TI可能還是第一家。為什么他們會(huì )用BAW做濾波器呢?最主要的原因，還是因為他們需要訊號高頻的時(shí)候有更穩定的濾波，BAW技術(shù)在高頻段性能表現是最好的。

　　為什么TI拿了這個(gè)技術(shù)不去做濾波器，而是做時(shí)鐘呢?因為我們是想用這個(gè)技術(shù)解決一些客戶(hù)真正的問(wèn)題?，F實(shí)的問(wèn)題是什么呢?在5G系統里，傳輸的數據量就會(huì )達到18Gbps，這樣大的數據量，這么大數據量的傳輸時(shí)間，需要很精準的時(shí)鐘給到系統，BAW技術(shù)本身是最適合的。正因為這個(gè)原因，TI拿了這個(gè)技術(shù)做了很多設計，而且我們的設計是用硅Silicon的方法去做的，和其他的產(chǎn)品合并在一起，做法很簡(jiǎn)單很容易。

　　問(wèn)3：請問(wèn)MCU集成BAW技術(shù)是不是代表未來(lái)的一種發(fā)展趨勢?集成這個(gè)技術(shù)有什么難度?工藝、材料方面需要克服哪些問(wèn)題?

　　吳健鴻：BAW技術(shù)的設計原理是在兩層不同的Silicon中間壓電材料，從中把中間震動(dòng)的能量存在這里面，導致很穩定的時(shí)鐘信號從這邊出來(lái)。TI花了很多年去調研這個(gè)技術(shù)，把它做到最好，同時(shí)花了很多時(shí)間解決生產(chǎn)問(wèn)題，現在我們終于可以很成功地把這樣的技術(shù)量產(chǎn)。剛才你問(wèn)到難度是什么?最主要的是把這樣的技術(shù)真正做到量產(chǎn)、生產(chǎn)，這是最難的地方。當我們有了這個(gè)突破以后，和很多無(wú)線(xiàn)MCU整合就是很簡(jiǎn)單的事情。

　　我們今天講到的其實(shí)是兩個(gè)產(chǎn)品，也不會(huì )講太多未來(lái)我們的產(chǎn)品怎么樣去設計，很肯定，未來(lái)我們很多產(chǎn)品里都會(huì )考慮使用這個(gè)技術(shù)，只要真正可以解決客戶(hù)的問(wèn)題，我們就會(huì )考慮把BAW直接放在我們的IC里。

　　問(wèn)4：如果可以集成的話(huà)，以后單獨的時(shí)鐘或石英晶振市場(chǎng)會(huì )不會(huì )進(jìn)一步萎縮或者以后會(huì )被替代掉?

　　吳健鴻：這要取決于業(yè)界到底有多少(客戶(hù))有多少用TI的產(chǎn)品，如果全都用TI的產(chǎn)品，其他做時(shí)鐘的就會(huì )比較困難一點(diǎn)。市場(chǎng)上還有很多產(chǎn)品不是用TI技術(shù)設計的，從這個(gè)角度來(lái)講，還是需要有外置的時(shí)鐘進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)。

　　問(wèn)5：我請教兩個(gè)問(wèn)題，在應用方面BAW諧振器有哪些局限性嗎?您剛剛談到，用了BAW以后，產(chǎn)品的性能有提升，我的提問(wèn)是，這個(gè)性能的提升是源于BAW技術(shù)與材料本身，還是因為把石英晶振集成到了芯片內這一舉措?

　　吳健鴻：到底怎么體現卓越性能。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，整個(gè)BAW是個(gè)時(shí)鐘元，如果這個(gè)時(shí)鐘元不放入IC里，那么從原來(lái)時(shí)鐘元到IC中間的PCB可能會(huì )多少有一些干擾的影響，比如電源的干擾或外圍進(jìn)來(lái)的一些訊號干擾，都會(huì )從PCB或IC管腳里進(jìn)去系統?，F在正因為我把BAW整合到IC里，基本就可以把PCB的部分去掉，從而獲得更高性能的時(shí)鐘。最主要是這個(gè)原因。

　　問(wèn)6：采用了BAW技術(shù)之后，這個(gè)振蕩器算是MEMS時(shí)鐘還是算普通時(shí)鐘?

　　吳健鴻：這是很好的問(wèn)題，因為BAW本身某種程度上算是一個(gè)MEMS，你可以說(shuō)這是一個(gè)MEMS的時(shí)鐘，可是一般我們也不會(huì )這樣說(shuō)，會(huì )直接說(shuō)這是個(gè)BAW的技術(shù)。

　　問(wèn)7：跟SiTime那樣專(zhuān)門(mén)做MEMS的時(shí)鐘還是不太一樣?還有壓力偏壓那些?

　　吳健鴻：MEMS諧振器需要原始和真空環(huán)境才能正常工作。 TI的BAW諧振器技術(shù)不需要真空操作，它可以在大氣壓下運行，因此氦泄漏不是我們技術(shù)的關(guān)注點(diǎn)。

　　(補充信息：TI BAW技術(shù)原理：

　　· TI BAW諧振器技術(shù)中心層是壓電材料。

　　· 當為該器件施加頻率，會(huì )導致機械結構震動(dòng)，此時(shí)，層結構將捕獲產(chǎn)生的能量。

　　· BAW諧振器的關(guān)鍵屬性是具備存儲結構內的最大聲能，用以獲得高電氣Q因子值。)

　　問(wèn)8：這個(gè)時(shí)鐘架構和以前沒(méi)有太大變化，前端用BAW技術(shù)會(huì )有一些變化?

　　吳健鴻：可以這樣說(shuō)。

　　問(wèn)9：我有兩個(gè)問(wèn)題，我們也知道CC2652RB和LMK05318兩塊芯片在2018年就已經(jīng)發(fā)布了，此次講BAW技術(shù)，把這兩個(gè)產(chǎn)品單獨拿出來(lái)講，這兩個(gè)產(chǎn)品是BAW技術(shù)的典型應用嗎?一款是針對無(wú)線(xiàn)，二是網(wǎng)絡(luò )同步器應用，這是兩大塊典型應用?我們把BAW技術(shù)整合到整個(gè)IC里，整個(gè)IC的成本與傳統IC相比會(huì )不會(huì )有很大的提升?

　　吳健鴻：你的說(shuō)法很準確，本身CC2652RB和LMK05318本身有不帶BAW的版本。為什么我們有了沒(méi)有BAW的產(chǎn)品以后，再做個(gè)有BAW的產(chǎn)品呢?最重要的是，因為我們看到了客戶(hù)設計產(chǎn)品時(shí)是有一些問(wèn)題想解決的，正因為有了這些問(wèn)題他們想解決，我們的BAW技術(shù)加上傳統產(chǎn)品以后，是可以幫到他們的。

　　現在很多客戶(hù)都是將藍牙或Zigbee?等無(wú)線(xiàn)技術(shù)加載在他的產(chǎn)品里，他們想要的就是相對簡(jiǎn)單的設計，而且是在PCB部分不需要有這樣高的計算含量就可以設計好的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品。這樣的情況下，我們整合了BAW技術(shù)的CC2652RB產(chǎn)品就可以幫到他們把設計部分做得更簡(jiǎn)單。

　　LMK05318為什么我們要特別做個(gè)BAW版本呢?因為一些做網(wǎng)絡(luò )設備的人在用不同的時(shí)鐘，哪怕是TI，去設計針對18Gbps的解決方案是也發(fā)現有一些性能指標很難達到。比如切換的時(shí)間，時(shí)鐘信號有多干凈，這些問(wèn)題對他們來(lái)說(shuō)是非常難的問(wèn)題。正因為他們有了這樣難的問(wèn)題，當我們整合了這個(gè)BAW在里面，就會(huì )幫他們簡(jiǎn)化了整個(gè)設計。

　　關(guān)于第二個(gè)問(wèn)題，關(guān)于成本的部分，是有兩方面，一是設計成本，二是生產(chǎn)成本。設計成本來(lái)說(shuō)，剛才我已經(jīng)講了很多原因，應用了BAW以后，設計本身簡(jiǎn)單了很多，容易了很多，從這個(gè)角度來(lái)講，設計成本可以幫助客戶(hù)省掉很多。至于產(chǎn)品成本方面，我可以告訴大家，每件新產(chǎn)品都需要具備它本身的競爭力以及相對性?xún)r(jià)比，要不然客戶(hù)也不會(huì )選購。

　　(補充信息：采用BAW技術(shù)的新型芯片，有助簡(jiǎn)化設計邏輯，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，并在支持穩定、簡(jiǎn)化和高性能的數據交付的同時(shí)，具有削減總成本的潛力：

　　· SimpleLink? CC2652RB是市場(chǎng)中首款無(wú)晶體無(wú)線(xiàn)MCU，能夠提供簡(jiǎn)化的連接設計選項，因為它縮減了工廠(chǎng)/樓宇自動(dòng)化和電網(wǎng)基礎設施的總體占用空間。

　　LMK05318 400G網(wǎng)絡(luò )同步器利用BAW諧振器技術(shù)提供業(yè)界最高頻率、最低抖動(dòng)和最佳無(wú)中斷切換性能 - 精簡(jiǎn)了電信和數據中心應用的設計。

　　· 減少BOM的項目

　　· 改善網(wǎng)絡(luò )性能

　　· 提高下一代工業(yè)和電信應用的抗震動(dòng)與抗沖擊能力)

　　問(wèn)10：您剛才說(shuō)兩款高性能器件是集成到內部芯片里，那么集成石英晶振不是一樣嗎?它也可以做到很高頻。

　　吳健鴻：剛才我說(shuō)用到的方法還是以硅為主，正因為這個(gè)原因，我們生產(chǎn)技術(shù)角度來(lái)講，不需要額外增加一些材料在里面，雖然需要有壓電材料加在里面這已經(jīng)是半導體產(chǎn)品生產(chǎn)需要加的材料，生產(chǎn)工藝相對比較簡(jiǎn)單，這個(gè)角度，我們放BAW在里面比放石英時(shí)鐘在里面，生產(chǎn)上會(huì )容易很多。而且可以這樣說(shuō)，BAW在高頻部分的性能永遠都會(huì )比一般的時(shí)鐘來(lái)得干凈，來(lái)得好。

　　問(wèn)11：您說(shuō)它比石英性能好主要體現在哪些方面?剛才說(shuō)屏蔽方面，抗震、溫度變化穩定性上是不是也有優(yōu)勢呢?

　　吳健鴻：確實(shí)，你講的那幾點(diǎn)確實(shí)都是BAW的好處。工作溫度范圍部分是相對比較穩定的，當溫度增加的情況下，對BAW本身出來(lái)的時(shí)鐘穩定性不會(huì )有太大的影響，這是BAW時(shí)鐘其中的一個(gè)好處;干擾的部分已經(jīng)結合到IC里，所以抗干擾部分也會(huì )稍微好一些。

　　問(wèn)12：LMK05318最后是用在時(shí)鐘板卡里吧?

　　吳健鴻：它不是用在時(shí)鐘板卡里，本身會(huì )用在一些網(wǎng)絡(luò )設備里，會(huì )有很多不同的IC需要時(shí)鐘元的，舉例有很多ASIC+FPGA、處理器和射頻，都需要穩定的時(shí)鐘元，在這么大一個(gè)板子上需要專(zhuān)門(mén)產(chǎn)生時(shí)鐘元，給很多不同的IC。這樣的情況下，就會(huì )用到網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘同步器這樣的產(chǎn)品。

　　問(wèn)13：您一直強調BAW技術(shù)用的是高頻，我想請問(wèn)高頻高到什么程度?現在的石英技術(shù)碰到干擾問(wèn)題是怎么解決的?

　　吳健鴻：BAW本身可以支持達到2.5GHz的頻率，。

　　現在沒(méi)有BAW技術(shù)，他們是怎么做的?一般我們會(huì )用這樣的產(chǎn)品，外面會(huì )加很多時(shí)鐘去抖動(dòng)芯片，去改變時(shí)鐘，讓它弄得更干凈，大概是用這樣的方法去做，加上PCB設計會(huì )很小心地設計，從而盡可能減少干擾，控制在可控的范圍內。正因為有了這個(gè)BAW以后，外面就可以省掉那些剛才我說(shuō)到的IC。

　　問(wèn)14：BAW諧振器，您預估什么時(shí)間可以量產(chǎn)，這個(gè)產(chǎn)品最先可以用在什么樣的市場(chǎng)?

　　吳健鴻：LMK05318這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)在量產(chǎn)，是可以買(mǎi)到的，CC2652RB版本現在還沒(méi)有到量產(chǎn)階段，現在是把這個(gè)技術(shù)發(fā)布，會(huì )在今年后半年時(shí)間開(kāi)始給到樣品給客戶(hù)，網(wǎng)上已經(jīng)可以看到，但是preview。CC2652RB所有的數據手冊都已經(jīng)有，但樣品現在還沒(méi)有，要到下半年才會(huì )一步步出來(lái)。

　　問(wèn)15：TI對這兩款產(chǎn)品，將BAW應用在諧振器，更多是用在創(chuàng )意上還是技術(shù)實(shí)現難度上，我們開(kāi)創(chuàng )了這個(gè)先河以后，會(huì )不會(huì )有很多家馬上涌入過(guò)來(lái)，如何保持TI的領(lǐng)先性?

　　吳健鴻：說(shuō)實(shí)話(huà)，很難說(shuō)，我不知道，因為我們真的解決了生產(chǎn)的問(wèn)題，所以，我們可以把BAW的技術(shù)用到IC里做整合。至于其他競爭對手是不是能這么快把這個(gè)問(wèn)題解決掉，我不知道，我不好說(shuō)，所以很難去講。既然我們有了這個(gè)技術(shù)，一定會(huì )不斷地發(fā)展，確保我們盡可能在這個(gè)領(lǐng)域里領(lǐng)先，TI可以做的事情就這么多，至于競爭對手做什么，我很難估計。

　　問(wèn)16: 如果這個(gè)時(shí)鐘元在外面的話(huà)可以為不同的電路提供信號，現在我們把這個(gè)時(shí)鐘元集中在IC里了，這個(gè)信號只能在IC里用，沒(méi)有辦法往外輸出的對嗎?如果這個(gè)板上有其他地方需要時(shí)鐘，我是不是還需要再配備一個(gè)時(shí)鐘元提供給他，這樣會(huì )不會(huì )有成本上的浪費呢?

　　吳健鴻：關(guān)于第二個(gè)問(wèn)題，是非常好的問(wèn)題，我們會(huì )這樣考慮這個(gè)問(wèn)題，為什么我們挑了這兩個(gè)產(chǎn)品，最先整合BAW的原因呢?之前我也回答了其中一個(gè)原因，使用配備BAW諧振器技術(shù)的SimpleLink MCU可以幫助客戶(hù)解決具體的時(shí)鐘設計問(wèn)題。

　　另一個(gè)原因是，一般這些無(wú)線(xiàn)MCU的設計或有帶無(wú)線(xiàn)MCU的PCB里，其實(shí)外部元件已經(jīng)很少，但往往還需要一個(gè)外部時(shí)鐘。在這樣的情況下，我們在CC2652RB上進(jìn)行此設計以節省這個(gè)外部時(shí)鐘。為什么我們會(huì )在LMK05318去做(這個(gè)技術(shù))呢?是因為這顆產(chǎn)品能夠利用BAW技術(shù)實(shí)現時(shí)鐘同步，意味著(zhù)我有一個(gè)時(shí)鐘元，這顆IC通過(guò)APLL技術(shù)給出很多不同的時(shí)鐘給外圍的IC去用。在這樣的情況下，BAW從LMK05318發(fā)送時(shí)鐘。

　　是不是TI每顆IC都會(huì )放BAW在里面，取決于到底我們放BAW在里面是解決問(wèn)題了還把這個(gè)問(wèn)題弄得更復雜，如果是更復雜就沒(méi)有必要去整合了。同樣，客戶(hù)也會(huì )選擇性地去挑IC。

　　問(wèn)17：目前只有這兩個(gè)產(chǎn)品采用了TI BAW諧振器技術(shù)嗎?

　　吳健鴻：目前為止，我們今天只發(fā)布這兩個(gè)，后面我們會(huì )好好地利用BAW技術(shù)。這個(gè)BAW技術(shù)可以用在所有產(chǎn)品里，還是要考慮我們整合的這個(gè)BAW是不是能真正解決一些問(wèn)題，所以，后面我們會(huì )retail不同的產(chǎn)品去整合。