體聲波(BAW, Bulk Acoustic Wave)技術(shù)是一項非常成熟的技術(shù)，多用于濾波器中。BAW濾波器可在高達(dá)20GHz的高頻工作，對溫度變化不敏感，插入損耗小，帶外衰減大，在高頻段的應(yīng)用中極具優(yōu)勢，被視為接替SAW濾波器的新一代濾波器技術(shù)。

　　近日，德州儀器（TI）開創(chuàng)歷史先河，創(chuàng)新性得將BAW技術(shù)應(yīng)用于諧振器，發(fā)布了兩款全新的基于BAW諧振器技術(shù)的核心產(chǎn)品。稱其非常適合應(yīng)用在下一代無線物聯(lián)網(wǎng)和通信基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計中。可幫助系統(tǒng)設(shè)計師簡化設(shè)計邏輯，縮短產(chǎn)品上市時間，同時實現(xiàn)穩(wěn)定、簡化和高性能的數(shù)據(jù)傳輸，從而可以降低潛在的整體開發(fā)和系統(tǒng)成本。

TI中國區(qū)業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳健鴻

　　工業(yè)和通信應(yīng)用需要高精度的時鐘產(chǎn)品

　　每個電子系統(tǒng)都必須要有心跳--時鐘信號，它可以幫助每個組件完美同步的運行。幾十年來，設(shè)計人員一直使用石英晶體來產(chǎn)生這種電子心跳。通過晶體振蕩，實現(xiàn)精確的節(jié)奏。但當(dāng)這些昂貴的晶體出現(xiàn)磨損時，它們就會抖動或跳變，進(jìn)而影響計時的精確性。

　　對于通信和工業(yè)自動化系統(tǒng)而言，使用離散時鐘和石英晶體器件都具有一系列的局限性，例如成本高昂、開發(fā)過程復(fù)雜、耗時、性能易受環(huán)境條件影響、穩(wěn)定性不佳，且器件占板面積大。這些都成為困擾系統(tǒng)設(shè)計人員的難題。

　　而隨著5G通信和大數(shù)據(jù)時代的到來，全球系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度日益加快，現(xiàn)有的時鐘技術(shù)根本無法跟上數(shù)據(jù)量迅猛增長的腳步，高精度時鐘產(chǎn)品變得愈發(fā)重要。

　　TI首次將BAW諧振器技術(shù)應(yīng)用于集成時鐘功能，采用TI BAW諧振器技術(shù)的新器件集成了參考時鐘諧振器，以小尺寸提供最高頻率。這一高度集成的芯片能夠有效提升性能，提高機(jī)械應(yīng)力耐受性，例如振動和沖擊等。由于TI BAW技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，所以有線和無線信號的數(shù)據(jù)同步更為精確并使得連續(xù)傳輸成為可能，這意味著可以快速、無縫地處理數(shù)據(jù)，大幅提升整個系統(tǒng)的效率。

　　TI BAW諧振器技術(shù)工作原理

　　TI BAW振蕩器是一種電子振蕩器電路，它利用壓電效應(yīng)，通過震動的微型聲波諧振器BAW的機(jī)械諧振產(chǎn)生穩(wěn)定的電子信號。這種精確的高頻信號可為電子系統(tǒng)提供時鐘和計時參考。BAW技術(shù)設(shè)備可謂從無線消費電子產(chǎn)品到高端工業(yè)系統(tǒng)各種領(lǐng)域提供更高質(zhì)量的通信和更高的效率。

　　圖：用作諧振器的壓電材料（a）；在硅襯底上封裝的TI BAW器件

　　基于TI BAW技術(shù)的產(chǎn)品可為設(shè)計工程師提供多種優(yōu)勢：

• 更小的尺寸。集成至芯片封裝中，電路設(shè)計師無需在電路板上安裝單獨的時鐘器件。

• 大多數(shù)情況下能耗更低。許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用要求快速開啟時鐘系統(tǒng)。基于TI BAW技術(shù)的振蕩器的喚醒速度比石英晶體快100倍。

• 更小的數(shù)字噪音。TI網(wǎng)絡(luò)同步器芯片提供的抖動性能優(yōu)于目前市場上的同類性能最佳設(shè)備。

• 更潔凈的時鐘。TI BAW諧振器提供超潔凈的計時參考，這對每秒數(shù)百Gb的高速數(shù)據(jù)傳輸十分重要。它也能集成到無線射頻芯片上，作為單芯片無線解決方案。

  
  

　　而創(chuàng)新從來都不是一蹴而就的，據(jù)TI中國區(qū)業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳健鴻先生介紹，TI 從幾年前就開始了BAW諧振器技術(shù)的研發(fā)工作，特別是量產(chǎn)一致性問題，費了很大力氣才得以解決：“TI花了很長的時間來攻克這一難題，后來通過在兩層不同的Silicon中間注入壓電材料來解決，不僅實現(xiàn)了簡單的生產(chǎn)工藝，而且保證了量產(chǎn)良率。”

　　TI BAW技術(shù)典型應(yīng)用一：LMK05318

　　TI本次發(fā)布的產(chǎn)品之一是基于BAW技術(shù)的超低抖動單通道網(wǎng)絡(luò)同步器時鐘LMK05318，適用于400-Gbps鏈路傳輸，有助系統(tǒng)更快傳輸更多數(shù)據(jù)，可減少數(shù)字噪聲或抖動。這些噪聲和抖動通常來自數(shù)據(jù)中心核心網(wǎng)絡(luò)中有線或無線硬件基礎(chǔ)設(shè)施的通信子系統(tǒng)的輸入信號。消除噪音將為5G網(wǎng)絡(luò)等電信系統(tǒng)帶來諸多優(yōu)勢。憑借超低抖動和行業(yè)最佳的無中斷開關(guān)性能，LMK05318還針對56-Gbps和新興的112-Gbps脈沖幅度調(diào)制4鏈路提供了最低比特誤差率，實現(xiàn)更佳的網(wǎng)絡(luò)性能。

　　同時由于無需系統(tǒng)內(nèi)編程、并且簡化了電源要求、減少了輔助元件的物料單，LMK05318使得印刷電路板設(shè)計階段大為簡化，同時提供更高的時鐘性能。

　　LMK05318：超低抖動與行業(yè)最佳的無中斷切換性能

　　TI BAW技術(shù)典型應(yīng)用二：CC2652RB

　　據(jù)預(yù)測，到2022年，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的支出預(yù)計將從2018年的1510億美元左右提升至1.2萬億美元。 這一大幅增長表明，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正在深入滲透各個領(lǐng)域。科技公司、媒體和電信企業(yè)90%的高管表示，物聯(lián)網(wǎng)是他們業(yè)務(wù)戰(zhàn)略的核心。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推廣的一個主要瓶頸是集成度不高，而無晶體無線技術(shù)恰恰可為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來巨大的優(yōu)勢。

　　圖：外部石英晶體解決方案和CC2652RB解決方案對比

　　TI本次發(fā)布的另外一款產(chǎn)品就是業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的無晶體無線微處理器CC2652RB，它在方形扁平無引腳封裝內(nèi)集成了一個BAW諧振器，因而無需外置高速48-MHz晶體。CC2652RB可集成到低功率無線射頻設(shè)備中，例如低功耗無晶體藍(lán)牙和Zigbee技術(shù)，從而減少由外部晶體引起的無線射頻故障。設(shè)計工程師可利用CC2652RB完成更簡單、更小巧的設(shè)計，同時還能提升性能、降低成本。由于設(shè)計人員無需篩選、校準(zhǔn)和組裝外部石英晶體，從而加快了產(chǎn)品上市的時間。

　　CC2652RB：業(yè)界先進(jìn)的無外置石英晶振的無線MCU

　　目前，LMK05318已經(jīng)投入量產(chǎn)，CC2652RB則計劃于2019年下半年為客戶提供樣品。未來，TI會將根據(jù)客戶的需求開發(fā)出更多集成TI BAW諧振器技術(shù)的產(chǎn)品。