TI突破性的BAW諧振器技術(shù)，為建設(shè)高性能通信設(shè)施基礎(chǔ)架構(gòu)和無線互聯(lián)互通平臺掃清了障礙

　　時間：2019年2月28日上午

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

　　問答部分：

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

　　吳健鴻：剛才有提到，設(shè)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(shè)計里，占的最大空間是MCU本身的體積，我們已經(jīng)把MCU和無線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器件，這樣可能就是最好的設(shè)計。其他占用PCB部分就是天線部分，天線本身和IC設(shè)計關(guān)系不大。我需要強(qiáng)調(diào)兩個方面，一方面我們把體積縮小了，另一方面產(chǎn)品穩(wěn)定性提升。

　　問2：BAW技術(shù)應(yīng)該不是一個新的技術(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：這是很好的問題，業(yè)界半導(dǎo)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(xiàn)在把BAW用在時鐘上TI可能還是第一家。為什么他們會用BAW做濾波器呢?最主要的原因，還是因?yàn)樗麄冃枰嵦柛哳l的時候有更穩(wěn)定的濾波，BAW技術(shù)在高頻段性能表現(xiàn)是最好的。

　　為什么TI拿了這個技術(shù)不去做濾波器，而是做時鐘呢?因?yàn)槲覀兪窍胗眠@個技術(shù)解決一些客戶真正的問題?，F(xiàn)實(shí)的問題是什么呢?在5G系統(tǒng)里，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就會達(dá)到18Gbps，這樣大的數(shù)據(jù)量，這么大數(shù)據(jù)量的傳輸時間，需要很精準(zhǔn)的時鐘給到系統(tǒng)，BAW技術(shù)本身是最適合的。正因?yàn)檫@個原因，TI拿了這個技術(shù)做了很多設(shè)計，而且我們的設(shè)計是用硅Silicon的方法去做的，和其他的產(chǎn)品合并在一起，做法很簡單很容易。

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

　　吳健鴻：BAW技術(shù)的設(shè)計原理是在兩層不同的Silicon中間壓電材料，從中把中間震動的能量存在這里面，導(dǎo)致很穩(wěn)定的時鐘信號從這邊出來。TI花了很多年去調(diào)研這個技術(shù)，把它做到最好，同時花了很多時間解決生產(chǎn)問題，現(xiàn)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(dāng)我們有了這個突破以后，和很多無線MCU整合就是很簡單的事情。

　　我們今天講到的其實(shí)是兩個產(chǎn)品，也不會講太多未來我們的產(chǎn)品怎么樣去設(shè)計，很肯定，未來我們很多產(chǎn)品里都會考慮使用這個技術(shù)，只要真正可以解決客戶的問題，我們就會考慮把BAW直接放在我們的IC里。

　　問4：如果可以集成的話，以后單獨(dú)的時鐘或石英晶振市場會不會進(jìn)一步萎縮或者以后會被替代掉?

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

　　問5：我請教兩個問題，在應(yīng)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，我的提問是，這個性能的提升是源于BAW技術(shù)與材料本身，還是因?yàn)榘咽⒕д窦傻搅诵酒瑑?nèi)這一舉措?

　　吳健鴻：到底怎么體現(xiàn)卓越性能。簡單來說，整個BAW是個時鐘元，如果這個時鐘元不放入IC里，那么從原來時鐘元到IC中間的PCB可能會多少有一些干擾的影響，比如電源的干擾或外圍進(jìn)來的一些訊號干擾，都會從PCB或IC管腳里進(jìn)去系統(tǒng)。現(xiàn)在正因?yàn)槲野袯AW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鐘。最主要是這個原因。

　　問6：采用了BAW技術(shù)之后，這個振蕩器算是MEMS時鐘還是算普通時鐘?

　　吳健鴻：這是很好的問題，因?yàn)锽AW本身某種程度上算是一個MEMS，你可以說這是一個MEMS的時鐘，可是一般我們也不會這樣說，會直接說這是個BAW的技術(shù)。

　　問7：跟SiTime那樣專門做MEMS的時鐘還是不太一樣?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(yùn)行，因此氦泄漏不是我們技術(shù)的關(guān)注點(diǎn)。

　　(補(bǔ)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(dāng)為該器件施加頻率，會導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)震動，此時，層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)內(nèi)的最大聲能，用以獲得高電氣Q因子值。)

　　問8：這個時鐘架構(gòu)和以前沒有太大變化，前端用BAW技術(shù)會有一些變化?

　　吳健鴻：可以這樣說。

　　問9：我有兩個問題，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)，把這兩個產(chǎn)品單獨(dú)拿出來講，這兩個產(chǎn)品是BAW技術(shù)的典型應(yīng)用嗎?一款是針對無線，二是網(wǎng)絡(luò)同步器應(yīng)用，這是兩大塊典型應(yīng)用?我們把BAW技術(shù)整合到整個IC里，整個IC的成本與傳統(tǒng)IC相比會不會有很大的提升?

　　吳健鴻：你的說法很準(zhǔn)確，本身CC2652RB和LMK05318本身有不帶BAW的版本。為什么我們有了沒有BAW的產(chǎn)品以后，再做個有BAW的產(chǎn)品呢?最重要的是，因?yàn)槲覀兛吹搅丝蛻粼O(shè)計產(chǎn)品時是有一些問題想解決的，正因?yàn)橛辛诉@些問題他們想解決，我們的BAW技術(shù)加上傳統(tǒng)產(chǎn)品以后，是可以幫到他們的。

　　現(xiàn)在很多客戶都是將藍(lán)牙或Zigbee?等無線技術(shù)加載在他的產(chǎn)品里，他們想要的就是相對簡單的設(shè)計，而且是在PCB部分不需要有這樣高的計算含量就可以設(shè)計好的無線產(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(shè)計部分做得更簡單。

　　LMK05318為什么我們要特別做個BAW版本呢?因?yàn)橐恍┳鼍W(wǎng)絡(luò)設(shè)備的人在用不同的時鐘，哪怕是TI，去設(shè)計針對18Gbps的解決方案是也發(fā)現(xiàn)有一些性能指標(biāo)很難達(dá)到。比如切換的時間，時鐘信號有多干凈，這些問題對他們來說是非常難的問題。正因?yàn)樗麄冇辛诉@樣難的問題，當(dāng)我們整合了這個BAW在里面，就會幫他們簡化了整個設(shè)計。

　　關(guān)于第二個問題，關(guān)于成本的部分，是有兩方面，一是設(shè)計成本，二是生產(chǎn)成本。設(shè)計成本來說，剛才我已經(jīng)講了很多原因，應(yīng)用了BAW以后，設(shè)計本身簡單了很多，容易了很多，從這個角度來講，設(shè)計成本可以幫助客戶省掉很多。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價比，要不然客戶也不會選購。

　　(補(bǔ)充信息：采用BAW技術(shù)的新型芯片，有助簡化設(shè)計邏輯，縮短產(chǎn)品上市時間，并在支持穩(wěn)定、簡化和高性能的數(shù)據(jù)交付的同時，具有削減總成本的潛力：

　　· SimpleLink? CC2652RB是市場中首款無晶體無線MCU，能夠提供簡化的連接設(shè)計選項(xiàng)，因?yàn)樗s減了工廠/樓宇自動化和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)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、最低抖動和最佳無中斷切換性能 - 精簡了電信和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的設(shè)計。

　　· 減少BOM的項(xiàng)目

　　· 改善網(wǎng)絡(luò)性能

　　· 提高下一代工業(yè)和電信應(yīng)用的抗震動與抗沖擊能力)

　　問10：您剛才說兩款高性能器件是集成到內(nèi)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：剛才我說用到的方法還是以硅為主，正因?yàn)檫@個原因，我們生產(chǎn)技術(shù)角度來講，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(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)需要加的材料，生產(chǎn)工藝相對比較簡單，這個角度，我們放BAW在里面比放石英時鐘在里面，生產(chǎn)上會容易很多。而且可以這樣說，BAW在高頻部分的性能永遠(yuǎn)都會比一般的時鐘來得干凈，來得好。

　　問11：您說它比石英性能好主要體現(xiàn)在哪些方面?剛才說屏蔽方面，抗震、溫度變化穩(wěn)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(wěn)定的，當(dāng)溫度增加的情況下，對BAW本身出來的時鐘穩(wěn)定性不會有太大的影響，這是BAW時鐘其中的一個好處;干擾的部分已經(jīng)結(jié)合到IC里，所以抗干擾部分也會稍微好一些。

　　問12：LMK05318最后是用在時鐘板卡里吧?

　　吳健鴻：它不是用在時鐘板卡里，本身會用在一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備里，會有很多不同的IC需要時鐘元的，舉例有很多ASIC+FPGA、處理器和射頻，都需要穩(wěn)定的時鐘元，在這么大一個板子上需要專門產(chǎn)生時鐘元，給很多不同的IC。這樣的情況下，就會用到網(wǎng)絡(luò)時鐘同步器這樣的產(chǎn)品。

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

　　吳健鴻：BAW本身可以支持達(dá)到2.5GHz的頻率，。

　　現(xiàn)在沒有BAW技術(shù)，他們是怎么做的?一般我們會用這樣的產(chǎn)品，外面會加很多時鐘去抖動芯片，去改變時鐘，讓它弄得更干凈，大概是用這樣的方法去做，加上PCB設(shè)計會很小心地設(shè)計，從而盡可能減少干擾，控制在可控的范圍內(nèi)。正因?yàn)橛辛诉@個BAW以后，外面就可以省掉那些剛才我說到的IC。

　　問14：BAW諧振器，您預(yù)估什么時間可以量產(chǎn)，這個產(chǎn)品最先可以用在什么樣的市場?

　　吳健鴻：LMK05318這個產(chǎn)品已經(jīng)在量產(chǎn)，是可以買到的，CC2652RB版本現(xiàn)在還沒有到量產(chǎn)階段，現(xiàn)在是把這個技術(shù)發(fā)布，會在今年后半年時間開始給到樣品給客戶，網(wǎng)上已經(jīng)可以看到，但是preview。CC2652RB所有的數(shù)據(jù)手冊都已經(jīng)有，但樣品現(xiàn)在還沒有，要到下半年才會一步步出來。

　　問15：TI對這兩款產(chǎn)品，將BAW應(yīng)用在諧振器，更多是用在創(chuàng)意上還是技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度上，我們開創(chuàng)了這個先河以后，會不會有很多家馬上涌入過來，如何保持TI的領(lǐng)先性?

　　吳健鴻：說實(shí)話，很難說，我不知道，因?yàn)槲覀冋娴慕鉀Q了生產(chǎn)的問題，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問題解決掉，我不知道，我不好說，所以很難去講。既然我們有了這個技術(shù)，一定會不斷地發(fā)展，確保我們盡可能在這個領(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16: 如果這個時鐘元在外面的話可以為不同的電路提供信號，現(xiàn)在我們把這個時鐘元集中在IC里了，這個信號只能在IC里用，沒有辦法往外輸出的對嗎?如果這個板上有其他地方需要時鐘，我是不是還需要再配備一個時鐘元提供給他，這樣會不會有成本上的浪費(fèi)呢?

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

　　另一個原因是，一般這些無線MCU的設(shè)計或有帶無線MCU的PCB里，其實(shí)外部元件已經(jīng)很少，但往往還需要一個外部時鐘。在這樣的情況下，我們在CC2652RB上進(jìn)行此設(shè)計以節(jié)省這個外部時鐘。為什么我們會在LMK05318去做(這個技術(shù))呢?是因?yàn)檫@顆產(chǎn)品能夠利用BAW技術(shù)實(shí)現(xiàn)時鐘同步，意味著我有一個時鐘元，這顆IC通過APLL技術(shù)給出很多不同的時鐘給外圍的IC去用。在這樣的情況下，BAW從LMK05318發(fā)送時鐘。

　　是不是TI每顆IC都會放BAW在里面，取決于到底我們放BAW在里面是解決問題了還把這個問題弄得更復(fù)雜，如果是更復(fù)雜就沒有必要去整合了。同樣，客戶也會選擇性地去挑IC。

　　問17：目前只有這兩個產(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，后面我們會好好地利用BAW技術(shù)。這個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BAW是不是能真正解決一些問題，所以，后面我們會retail不同的產(chǎn)品去整合。