28nm工艺的CPU首发,石英晶体亦身不由己

CPU是所有电子产品的控制中心,又名中央控制器,在电子产品中的作用就相当于大脑于人体的作用一般重要;从CPU的相关工作机制分析,它是需要一个时钟源才能工作的,这与石英晶振关联甚大,记得大学中所学的单片机与微机原理课上就有这样一句话:”CPU工作最首要的条件就是时钟信号,因此在外部应当接入时钟振荡电路”,但是随着电子产品功能特性需求不断提升,这种时钟电路的输出频率稳定性已经无法满足产品需求,所以就采用石英晶振来提供时钟信号.

因为石英晶振能够如传统CPU外部时钟振荡电路一样提供频率信号,甚至它的频率稳定性更高一些.如此一来,石英晶振的发展趋势就要受到CPU未来走向很大程度上影响.不仅仅是在频率稳定性方面,在尺寸,耐高温,工作系统稳定性,驱动功率等性能上也要跟得上CPU的需求才可.

石英晶振最主要的组成部分就是石英晶片,因为石英晶片的主要成分是二氧化硅,这种分子在电场的作用下会产生应力场,从而在晶片两端会形成电极,这就是压电效应,能够产生压电效应是石英晶片能够振荡的重要因素.并且还可以通过不同的切割方法使得晶振的输出频率不同,其中以AT切最为容易,也是最常见的,像压控晶振的谐振电路中使用的石英晶体谐振器通常情况下就是采用AT切.

石英晶振也是分等级的,其中以压控晶振,温补晶振,差分晶振,恒温晶振等高级有源晶振的等级最高,其次是普通有源晶体振荡器,最后才是石英晶体谐振器,又名无源晶振.虽然无源晶振的电平信号可变,也是如今应用最广泛的一类晶振,但是由于它精度不高,频率稳定性不好,未来在高速发展的电子产品市场中更难以立足.

就比如龙芯最新发布的一款采用28nm工艺生产的CPU,这样的生产技术已经和AMD持平.单从它的制造工艺上来看,这款CPU的尺寸相当小,且主频达1.8GHz~2.0GHz,除此之外,对该产品还进行了功耗优化,比起基于上一代CPU的笔电的工作时间延长了一倍.

很显然,普通的无源晶振并不能够满足这样的产品,频率稳定性我们暂且不说,因为无源晶振的频率稳定都很低,并且很容易受到外界干扰;在驱动能力上,无源晶振的输出频率通常非常小,无法达到CPU的工作需求,就算是有性能较好的可以达到这个驱动需求,但是在长时间的输出之后就会造成发热异常,从而导致频率振荡不稳,从而导致CPU性能不稳.

这样的情况下我们可采用差分进口贴片晶振,这种石英晶体振荡器具备两个输出信号,且相互正交,可提供一个较为稳定的工作系统;再一个就是它的输出信号是方波,方波是所有输出波形中驱动功率最大的,最大可达几百MHz,虽然这种波形的谐波分量比较多,容易造成相位噪声,但是两个相互正交的信号恰好可以削减相位噪声;CPU想要达到高速稳定的运算处理能力就应该使用这种驱动功率大,稳定性高的石英晶振.

并且kds晶振制造公司还推出了一款高性能差分晶体振荡器,这款晶体振荡器的尺寸为1.0*0.8mm,具备超低相噪,超小体积,低功耗,低耗能,低差损,低衰减,低电压,低电平,低抖动的特性.小体积对于这种高精密产品来说意义相当重大,在未来,为了节省PCB空间,将石英晶体振荡器集成到芯片中是必然的;当然,随着环保意识的加深,必然会竭力降低产品功耗.

可见石英晶体振荡器小型化,高精度,高稳定性,高频,低相噪,低衰减,低功耗,低延时启动的发展趋势是应市场需求而自然形成的.它只有密切贴合它的应用市场需求才能够得到更好的发展.在无法改变大势的情况下只能去适应,跟随大势,否则终究难免被淘汰.