跨界芯王者：车规级超稳硅MEMS振荡器SiT8924B，同步驱动智能驾驶、高端笔记本与精密仪器！

本期是平台君和您分享的第308期内容

硅MEMS振荡器从实验室概念到百亿级市场的跨越，核心驱动力在于“四化”演进。半导体化实现与CMOS工艺兼容，降低量产门槛；智能化通过数字温补技术提升频率稳定性；微型化依托晶圆级封装缩小体积、降低功耗；泛在化则打破应用边界，覆盖车规、消费电子、军工等多领域。

平台君了解到，苹果iPhone 16e搭载SiTime的MEMS时钟芯片，这一动作意义显著。作为消费电子巨头的选择，既印证了硅MEMS振荡器在性能、可靠性上的成熟，也加速其向主流市场渗透。此举将进一步推动对传统石英器件的替代，为全球时钟产业链重构注入新动力。

今天平台君将介绍一款由SiTime（ SiTime Corporation）公司推出的的硅MEMS AEC-Q100车用振荡器——SiT8924B。

其工作电压范围为2.5V至3.3V（部分型号支持3V），该芯片具有可编程频率和低功耗特性，支持1 MHz至110 MHz的任意频率，覆盖了多数电子系统的需求，且频率稳定度可达±20 ppm，广泛应用于消费电子、工业控制等领域。

SiT8924B管芯文字图（图源：IPBrain平台）

SiT8924B的管芯文字为 (C) SiTime 2012，从管芯文字可知，其生产公司为SiTime，生产年份为2012年。

Introduction of The MEMS OSC

01. MEMS振荡器介绍

硅MEMS振荡器是用硅材料代替石英做谐振器，配合ASIC芯片对输出频率调理。由硅谐振器+ASIC芯片，把二者封装在一起，就组成了一个全硅MEMS振荡器。如下图射线所示：

射线图＋SiT8924B两管芯透视图

（图源：IPBrain平台）

SiT8924B与传统石英晶体振荡器相比具有如下优势：

1.频率范围更宽：

SiT8924B支持1~110 MHz的频率范围，而传统石英振荡器通常在几MHz到几十MHz之间。这种宽频率覆盖为车载系统（如自动驾驶传感器、引擎控制单元）提供了更多设计选择，尤其在高频应用场景中更具优势。

2.可编程性：

SiT8924B可通过软件现场调整频率和参数，无需更换硬件即可适配不同车型或系统需求。传统石英振荡器通常需要更换不同型号的晶体，灵活性较低。

3.高温性能：

该系列可在-40°C至125°C环境下稳定工作，尤其适合引擎舱等高温场景。传统石英振荡器通常耐温范围在-40°C至85°C之间，高温性能受限。

SiT8924B的硅MEMS平面图

（图源：IPBrain平台）

4.尺寸更小：

传统石英晶体振荡器的体积范围较广，早期产品通常在几十立方毫米级别（如音叉晶振起始体积约150立方毫米）。常见封装尺寸包括5032（5.0mm x 3.2mm）和3225（3.2mm x2.5mm）等。传统石英晶振切割微小体积石英晶体极其困难，制造良率低且抗冲击能力显著下降。

而MEMS振荡器可实现超小型封装，例如标准的2520尺寸（2.5mm x 2.0mm），其次，厚度方面，SiT8924B等MEMS器件可低至0.25毫米，轻松满足超薄设备要求（如高容量SIM卡），而石英晶振通常难以突破1毫米厚度极限，限制了其在紧凑型电子产品中的应用。

5.封装兼容:

SiT8924B提供五种行业标准封装（2012/2520/3225/5032/7050），可直接替代传统石英振荡器，无需重新设计电路。

Chip‘s Introduction

02. 芯片介绍

Si8924B功能模块划分图（图源：IPBrain平台）

Si8924B的ASIC管芯尺寸为1.23 mm x 1.38 mm（不含划片槽）。芯片左半部分为PLL、LDO等模拟模块，右半部分为存储区和数字区，存储采用了OTP设计。

顶层电路图（图源：IPBrain平台）

下面介绍一下该芯片的主要模块之一，PLL（Phase Lock Loop）锁相环。

锁相环：振荡器产生的输出信号与输入信号在频率和相位上同步的电路。即在锁定状态下，输出信号与输入信号的相位差为0或者为固定的常数。一个基本的PLL至少由三部分组成：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器。

PLL功能框图（图源：网络）

PLL电路图（图源：IPBrain平台）

该芯片的PLL其中包含PFD、CHARGE_PUMP、LPF、VCO、CLKPATH主要小模块以及POWER、BIAS和TEST等。

PLL(Poly层) （图源：IPBrain平台）

SPRING HAS ARRIVED

03. 器件细节图

MOS管（图源：IPBrain平台）

三极管（图源：IPBrain平台）

电阻（图源：IPBrain平台）

Applications Scenarios

04. 典型场景

1.工业与汽车电子：

作为AEC-Q100认证的汽车级晶振，可应用于智能驾驶系统、工业自动化设备中，其宽温度范围（-55°C至125°C）和抗震特性适应复杂工况。

2.通信与网络：

适用于千兆以太网、PCI-Express、串行连接SCSI（SAS）等高速数据传输场景，其高频特性可满足通信设备的精准定时需求。

3.消费电子：

包括平板笔记本、GPS设备等便携式终端，其低功耗（最大3.5mA）和微型化封装（3.2 mm x 2.5 mm）有助于减少设备体积并降低能耗。

4.工业控制与测量：

在工业自动化控制、精密仪器仪表中，高频稳定性和抗干扰能力使其成为关键组件，例如光纤通道、串行ATA等高速接口模块。

总而言之，硅MEMS振荡器正在重塑时钟器件市场。未来5年或更长时间内，其将逐步替代中低端石英振荡器，同时在高频高稳领域持续突破技术瓶颈。随着性能与成本优势的双重释放，硅MEMS振荡器有望重构全球时钟产业链格局，成为下一代时间基准器件的主流选择。

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