諧振器是利用機械震動原理，加上一個外部諧振電路來產(chǎn)生周期性振蕩信號，一般該諧振電路會被整合在芯片之中。振蕩器組件則是將諧振器以及諧振電路整合于一4或6針腳的封裝中，用以輸出參考頻率信號。而頻率產(chǎn)生器則是較為復雜的頻率信號輸出組件，一般此類組件需要一個外部參考諧振器，內(nèi)部則整合一個或多個鎖相環(huán)（Phase Lock Loop；PLL），來產(chǎn)生一個或數(shù)個參考頻率輸出的信號。

　　對于所有的系統(tǒng)設計而言，無論使用何種頻率組件作為電路設計時的參考信號，均需要一個穩(wěn)定且質(zhì)量良好的周期信號，包括良好的波形、duty cycle、較短的爬升時間及下降時間（rising time & falling time）、以及準確重復性的邊緣時間。

　　MEMS技術(shù)設計脫穎而出

　　創(chuàng)新MEMS諧振器

　　先前絕大部分的電子產(chǎn)品依靠石英晶體來提供可靠穩(wěn)定的頻率信號，不過近幾年由于MEMS技術(shù)設計制造的電子零件，在許多應用領域不斷提供電子產(chǎn)品創(chuàng)新且質(zhì)優(yōu)的設計，其中包括MEMS諧振器零件在許多應用開始取代石英晶體：例如所謂MEMS振蕩器內(nèi)部所采用的諧振器，即使用毫米級的MEMS諧振器，作為Mega Hertz級別的振蕩源。

　　MEMS振蕩器內(nèi)部設計

　　除了創(chuàng)新諧振器的MEMS技術(shù)，振蕩器內(nèi)部的振蕩電路設計亦開始進行中。傳統(tǒng)石英振蕩器內(nèi)部的振蕩電路，其輸出頻率一般與石英設計切割的頻率相同，因此電路設計上僅僅采用單純的諧振放大電路或者驅(qū)動電路。

　　在MEMS振蕩器內(nèi)部，采用嶄新的設計概念及線路設計，使得MEMS振蕩器提供更多可設定的變動頻率參數(shù)，在出貨前通過量產(chǎn)程序設定不同參數(shù)，可提供不同應用領域的特殊需要。MEMS振蕩器已在許多應用領域包括計算機周邊相關產(chǎn)品、消費電子、網(wǎng)通設備、通訊裝置、車用電子、以及工業(yè)產(chǎn)品等，開始逐漸取代傳統(tǒng)固定頻率或可編程輸出的石英振蕩器。

　　這樣的設計，簡化了目前石英振蕩器的冗長供應鏈，縮短廠商的交貨期，同時能讓使用同一電路設計的零件，滿足不同設計的需要，進一步協(xié)助系統(tǒng)廠商達到不同頻率不同參數(shù)的振蕩器一站式采購（One Stop Shopping）的目標。

　　MEMS振蕩器簡要透視

　　圖1為MEMS振蕩器的透視圖。以SiTime的MEMS振蕩器為例，其是由兩個芯片堆棧起來，下方是CMOS PLL驅(qū)動芯片，上方則是MEMS諧振器，以標準QFN IC封裝方式完成。封裝尺寸以及焊接管腳與傳統(tǒng)標準石英振蕩器的腳位完全兼容，可直接替代原來石英產(chǎn)品，無須更動任何設計。MEMS振蕩器在許多方面都超越石英振蕩器產(chǎn)品，包括全自動化生產(chǎn)過程、穩(wěn)定交貨期、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量、以及近期和長期的成本優(yōu)勢等。

　　圖1 全硅MEMS振蕩器透視圖

　　如何制造MEMS諧振器？

　　有些廠商是用CMOS半導體代工廠的標準設備以及材料制造全硅MEMS諧振器。由于無須CMOS半導體廠的額外設備制及工藝投資，這可提升CMOS產(chǎn)業(yè)利用既有設備生產(chǎn)更多產(chǎn)品的經(jīng)濟利基。另外MEMS振蕩器封裝方式亦使用目前半導體封裝廠通用設備以及標準IC后制封裝流程。

　　圖2展示一系列MEMS制造的剖面圖。圖2a則顯示通過窄信道蝕刻方式，從表面切割一空隙至硅晶氧化絕緣層（SOI），生成一諧振結(jié)構(gòu)。這些諧振結(jié)構(gòu)體在震動時，以水平方向在硅晶面上震動。

　　圖2a　從晶圓表面開始蝕刻進入到氧化絕緣層產(chǎn)生的諧振器以及電極示意圖

　　如圖2b所示，震動空隙上包覆著一層氧化層、硅晶層以及多晶硅層（Polysilicon），在多晶硅層以通過一些蝕刻的小細孔將氧化物取出后形成諧振體。

　　圖2b　氧化物層以及硅質(zhì)排氣層形成后，制造氣孔以排放諧振器內(nèi)部電極間距空間內(nèi)的氣體形成真空