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TI 突破性 BAW 谐振器技术——下一代无线物联网和通信基础设施设计新选择

时间：2019-03-05 18:06来源：21Dianyuan

摘要：在工程师开发过程中，具有离散时钟和石英晶体器件的通信和工业自动化系统不仅成本高昂，开发过程复杂、耗时，且性能通常易受环境条件影响。如何克服器件局限性，采用创新技术构建下一代无线物联网和通信基础设施设计，以满足日益增长的数据处理需求，成为企业持续推动自身做出明智决策的钥匙。

在工程师开发过程中，具有离散时钟和石英晶体器件的通信和工业自动化系统不仅成本高昂，开发过程复杂、耗时，且性能通常易受环境条件影响。如何克服器件局限性，采用创新技术构建下一代无线物联网和通信基础设施设计，以满足日益增长的数据处理需求，成为企业持续推动自身做出明智决策的钥匙。
 
2019年2月28日，德州仪器（TI）在北京举行突破性体声波 (BAW) 技术产品发布会，TI 半导体事业部中国业务发展总监吴健鸿先生向与会媒体详细介绍了采用 TI 突破性 BAW 谐振器技术的两项全新嵌入式处理器和模拟产品，并分享 TI 如何将创新技术和产品优势投入市场应用，从而加速行业走向未来。
 
 
德州仪器（TI）半导体事业部中国业务发展总监吴健鸿先生
 
作为嵌入式处理器和模拟半导体的行业领导者，德州仪器（TI）创造性的将常用于滤波器产品中的体声波 (BAW, Bulk Acoustic Wave) 技术应用于全新的领域，发布了两款全新的基于BAW谐振器技术的核心产品，创历史之先河。“新器件采用 TI BAW 谐振器技术，集成参考时钟谐振器，以小尺寸提供最高频率。这可以有效提升性能，提高机械应力耐受性，例如振动和冲击等。”吴健鸿先生介绍说：“由于 TI BAW 技术能够实现稳定的数据传输，所以有线和无线信号的数据同步更为精确并使得连续传输成为可能，这意味着可以快速、无缝地处理数据，大幅提升整个系统的效率，降低潜在的整体开发和系统成本。”
 
市场发展驱使技术创新
随着市场发展，5G通信和大数据时代的到来，从 5G 手机到智能家居，从楼宇自动化到虚拟健康中的各种应用……全球系统之间的数据传输速度日益加快，现有的时钟技术根本无法跟上数据量迅猛增长的脚步，从根本上满足内部时钟的性能和应用运行速度的高精度时钟产品变得愈发重要。
 
 
 
每个电子系统都必须要有心跳--时钟信号，它可以帮助每个组件完美同步的运行。几十年来，设计人员一直使用石英晶体来产生这种电子心跳。通过晶体振荡，实现精确的节奏。但当这些昂贵的晶体出现磨损时，它们就会抖动或跳变，进而影响计时的精确性。
 
对于通信和工业自动化系统而言，使用离散时钟和石英晶体器件都具有一系列的局限性，例如成本高昂、开发过程复杂、耗时、性能易受环境条件影响、稳定性不佳，且器件占板面积大，久久困扰系统设计人员，成为提升时钟性能和应用运行速度的一座大山。
 
创新方案为科技赋能
TI BAW振荡器是一种电子振荡器电路，它利用压电效应，通过震动的微型声波谐振器BAW的机械谐振产生稳定的电子信号。这种精确的高频信号可为电子系统提供时钟和计时参考。BAW技术设备可谓从无线消费电子产品到高端工业系统各种领域提供更高质量的通信和更高的效率。
 
• 更小的尺寸。集成至芯片封装中，电路设计师无需在电路板上安装单独的时钟器件。
• 大多数情况下能耗更低。许多物联网应用要求快速开启时钟系统。基于TI BAW技术的振荡器的唤醒速度比石英晶体快100倍。
• 更小的数字噪音。TI网络同步器芯片提供的抖动性能优于目前市场上的同类性能最佳设备。
• 更洁净的时钟。TI BAW谐振器提供超洁净的计时参考，这对每秒数百Gb的高速数据传输十分重要。它也能集成到无线射频芯片上，作为单芯片无线解决方案。
 
“TI花了很长的时间来攻克这一难题，后来通过在两层不同的Silicon中间注入压电材料来解决，不仅实现了简单的生产工艺，而且保证了量产良率。”吴健鸿先生介绍说，“TI 从几年前就开始了BAW谐振器技术的研发工作，特别是量产一致性问题，费了很大力气才得以解决。”
 
全新产品提供更多设计可能
在本次媒体会上，吴健鸿先生为我们带来了两款TI BAW技术典型应用：
 
• 超低抖动单通道LMK05318网络同步器时钟
LMK05318 是 TI 本次发布的基于BAW技术的超低抖动单通道网络同步器时钟，具有更高的网络性能。LMK05318 适用于400-Gbps链路传输，有助系统更快传输更多数据，同时还可提供比竞争对手同类器件更高的系统抖动预算余量。凭借超低抖动和行业最佳的无中断开关性能，LMK05318还针对56-Gbps和新兴的112-Gbps脉冲幅度调制4链路提供了最低比特误差率，实现更佳的网络性能。
 
 
 
同时，由于无需系统内编程、并且简化了电源要求、减少了辅助元件的物料单，LMK05318使得印刷电路板设计阶段大为简化，同时提供更高的时钟性能。
 
• SimpleLink™多协议标准CC2652RB无线MCU
CC2652RB 是TI本次发布一款业内首创的无晶体无线微处理器，它在方形扁平无引脚封装内集成了一个BAW谐振器，因而无需外置高速48-MHz晶体。CC2652RB可集成到低功率无线射频设备中，例如低功耗无晶体蓝牙和Zigbee技术，从而减少由外部晶体引起的无线射频故障。设计工程师可利用CC2652RB完成更简单、更小巧的设计，同时还能提升性能、降低成本。由于设计人员无需筛选、校准和组装外部石英晶体，从而加快了产品上市的时间。
 
 
 
据统计，到2022年，物联网应用的支出预计将从2018年的1510亿美元左右提升至1.2万亿美元。 这一大幅增长表明，物联网应用正在深入渗透各个领域，TI BAW谐振器技术产品以其稳定、简化和高性能的数据传输的优势，为物联网应用带来更多可能。
 
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