高基频晶体谐振器(High Fundamental Crystal)

关于100MHz高基频晶体谐振器(High Fundamental Crystal)生产原理与应用，晶诺威科技介绍如下：

传统晶振生产工艺VS光刻技术

晶片的制作方法是机械研磨和抛光，以获得所需要的厚度和频率。而高基频晶振的晶片技术采用的与半导体晶片制作工艺类似的光刻技术，在晶片坯上蚀刻出一个孔。其中较薄的”井”是坯料的共振部分，而周围较厚的晶体材料区域则提供结构支撑。由于通过这种方法加工的石英晶片仅在中心区域处理得非常薄，未蚀刻的周围区域保持相同的厚度和物理强度。

如下图所示：

40MHz基频晶振晶片厚度约等于40µm

160MHz基频晶振晶片厚度小于10µm

传统晶片与高基频晶片比较

为什么要使用高基频晶振呢？

•  相位噪声/抖动性能好于PLL

•  ESR和启动性能好于3次泛音振荡模式

•  在高频应用上不用使用PLL或3次以上泛音振荡模式

•  3次泛音以上的晶振产品需要在实际应用电路上做调整，以过滤掉基频的频率，只保留泛音出来的频率。

•  3次以上泛音电路会有较大的寄生频率，影响频率稳定性。

高基频晶振的缺点，由于光刻工艺蚀刻后，中间那部分晶片很薄，如果不小心，会比较容易破碎而损坏。晶诺威科技针对WIFI6、WIFI7等产品需要高频率的晶振产品推出SMD3225系列高基频晶振产品，频率主要有76.8MHz、80MHz、96MHz、100MHz等基频高频率晶振产品，提供高稳定、高可靠性的时钟信号。

晶诺威科技产高基频晶体谐振器100MHz SMD3225系列电气参数详情如下：

拓展阅读：AT切石英晶片常识

目前，大部分晶振所采用的内部晶片切割方式都是传统的AT(厚度)切割模式，振荡频率由晶片厚度决定。晶片越薄，频率越高；反之，晶片越厚，频率越低。

AT切割晶片和频率的关系表达式：

F0=1.67×N/T

F0=振荡频率(MHz)

N=振荡模式(1,3,5,7,9…)

T=厚度(mm)

为了在基频上获得非常高的频率，必须准备非常薄的空白晶片。但是如果太薄，它的物理就会变得非常薄弱，并且很难在传统的加工方法中处理。

高频基本波石英晶体振荡器 ( High Frequency Fundamental Crystal Oscillator )

传统石英晶体振荡器会随着输出频率信号增高时，其内部所搭载AT-Cut石英晶体厚度需要透过研磨或蚀刻，将石英晶体共振区透过薄型化制程处理，随着日新愈益各种高速数据串流信号所需特定高频频率信号源，所对应的石英晶体持续使用传统机械加工制程愈渐困难。

高频基本波石英晶体透过反向蚀刻技术处理 (Inverted MESA)，使石英晶体能够达成基本波振荡模式的高频输出，它不会因为石英晶体因传统高频薄型化制程，牺牲了石英晶体组件的抗振强度。

高频基本波 (HFF) 振荡优势：

石英晶体组件采用基本波设计，高频基本波晶体振荡电路稳定性非常高，且可有效抑制相位噪音或是抖动特性，提高了高速数据传输下封包数据的稳定性。

高频基本波 (High Frequency Fundamental) 技术

石英晶体设计厚度决定输出频率高、低，当输出频率越高时石英晶体厚度越薄，但受限机械加工困难度(晶体厚度越薄越容易于组装或是零件落下时破裂)设计时会利用石英振荡三倍频模式或特定基数倍频特性 ，取得高频振荡信号输出设计方式。

考虑产品耐用性和低相位抖动特性，晶诺威科技着手研发高频基本波振荡器相关制程技术，以石英晶体振荡信号频谱中的主振基频，为信号源进行放大，同时采用反向蚀刻制造技术，透过蚀刻将石英晶体组件振荡区进行厚度薄化加工，使晶体特定振荡区厚度控制达到输出频率，如此实现高频基本波组件设计和制造。

高频基本波石英晶体特性和先天优势

1、 高频基本波 (High Frequency Fundamental) 石英晶体设计采用基本波，相较于采用三倍频 (3rd Over-Tone )振荡波，其石英晶体等效串连电阻 (Equivalent Serial Resistance) 亦约相差三倍，所以，高频基本波组件设计的振荡信号相较使用三倍频振荡波，其振荡裕度 ( Negative R ) 设计更优异，振荡器信赖度也更佳。

2、高频基本波信号振荡器，相较其它采用PLL电路的高频振荡器，可以大幅降低信号中谐振波衍生的问题。

3、 计划推出多款高频基本波振荡器，控制IC内部已设计LDO，有效降低电源噪声所造成信号抖动问题 (PSNR)。

4、实现超低相位噪音、信号抖动，方便高速信号系统设计人员，能够有更多电路设计裕度。