如何用儿童编程弄一个计时器，可视化小学生计时器

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定时和频率控制的MEMS技术

在实现任何像射频信道选择器这样激进的事情之前，仍然必须克服许多实际的实现问题。其中一些问题，包括老化和漂移稳定性、温度稳定性、运动阻抗和功率处理（即线性度）。

虽然提出了证据表明这些问题是可以解决的，但大多数证明的证据的频率低于100兆赫。虽然目前没有理由怀疑它们会出现，但在GHz频率下仍然需要足够的老化、漂移和温度稳定性的演示，正如超过1 GHz的天线可适应阻抗的演示一样。

但除了以设备为中心的性能问题之外，在振动射频MEMS技术进入主流市场之前，还必须克服许多实际的实现问题。

其中更重要的是绝对和匹配的制造公差，封装，以及（混合或完全集成）与晶体管电路合并，所有这些都必须以最大的经济效益来解决，因为成本在无线市场上通常是至关重要的。

绝对公差和匹配公差

在开始这个话题之前，值得一提的是，分数-n合成器的出现现在在一定程度上减轻了对便携式无线设备的大容量参考振荡器的精度要求。

特别是，对于许多应用，参考振荡器不再需要在精确修剪的频率下振荡，而是可以在给定范围内的频率下振荡，只要该频率对温度稳定，并满足最小的漂移稳定性要求。显然，这减轻了大体积频率参考产品子集所需的最小绝对制造公差，允许它们的制造不需要修剪，因此，不增加成本。

当然，目前和未来仍有许多重要的应用程序，如定时和信道选择滤波，其中绝对公差和匹配公差仍然是最重要的。在撰写本文时，有几家公司正在努力将振动射频MEMS技术商业化，包括Discera1和SiTime2，这两家公司都在追求计时器作为初始产品。

不幸的是，出于明显的原因，这些公司没有公布制造业的统计数据。因此，迄今为止，关于产量和制造公差的公共数据仅限于学术界的出版物，最有可能传达最差的情况数字，因为大学的制造设施是为了研究，而不是生产。

介绍了关于使用多晶硅和多金刚石结构材料的径向模磁盘谐振器的绝对公差和匹配公差的五项研究之一。从这个初步工作来看，多晶硅盘谐振器的绝对谐振频率和匹配谐振频率分别为450 ppm和343 ppm，实际上相当好。

事实上，这些值足够好，允许实现3%带宽射频预选择或图像拒绝滤波器的置信区间优于99.7%的测试模，不匹配引起的通带失真将小于0.3 dB 。换句话说，所有滤波器都可以是晶片级的∼3带宽%的滤波器规格，而不需要任何昂贵的频率微调。

然而，制造公差不足以实现射频信道选择滤波器组，而无需修剪或一些其他机制的零偏移。特别是，由于射频信道选择需要带宽小于0.2%的滤波器，如果将失配引起的通带纹波保持在小于0.3 dB，则需要优于190 ppm的谐振器到谐振器的频率匹配公差。

有趣的是，只要匹配公差很好，相邻通道滤波器的绝对公差就很好。这是因为频率的绝对偏移会使给定标准范围内的所有滤波器的频率移动大约相同的数量。

滤波器响应仍然并排在覆盖所需的通信标准频率范围；只是它们的中心频率可能会与目标位置抵消相同数量的∆f。在这种情况下，−∆f的一个简单的全局调整，也许通过局部振荡器频率的编程位移，将解决频率偏移问题。

与此同时，不应排除生产晶片级制造设备实际上能够达到190 ppm的匹配公差，这将允许射频通道选择器的无三聚体（因此，低成本）制造。

如果最终不能达到这样的公差，那么也许可以采用通过设计来减少匹配公差的方法。例如，机械耦合谐振器阵列，可以实际上平均谐振器频率的变化，降低阵列-复合谐振器之间的总体匹配公差。

如果所有其他的都失败了，激光修剪，仍然是一个选择，尽管LSI机械电路的成本将成为激光修剪吞吐量的函数。

与晶体管合并

通常被称为第一级封装（谐振器封装包括0级），通过结合、芯片结合或直接平面结合与半导体合并，可能很快成为实现更大的机械电路的瓶颈。

特别是，从横向到力学所需的绝对数量有利于直接平面积分方法，到目前为止，一种使用聚sige结构材料沉积在450◦C的LPCVD，可以使用常规金属锂化将MEMS结构与0.18µm通道长度的CMOS完全合并。

文献参考：

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[2] 5nm生产线的挑战[J]. 莫大康.集成电路应用,2016(03)

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[4] 超越单晶硅Ⅲ-Ⅴ族可生成MOSFET[J]. Eettw.集成电路应用,2014(09)

[5] 集成电路的过去、现在和将来(三) 技术创新造就了当前集成电路产业基础[J]. 王龙兴.集成电路应用,2014(03)

[6] 摩尔定律何时会失效[J]. 赵佶.半导体信息,2012(05)

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