MEMS振动器、谐振器和时钟产品是计时商场中新的、敏捷生长的一部分。这些产品正在替代传统的石英和时钟芯片，它在单芯片上结合了上述两者的功用。不但如此，相同价格的MEMS产品比石英设备尺度更小，还能供给极佳的可靠性，十分安稳，且抗冲击和振动的功用也是最好的。MEMS振动器的新功用还在不断添加。例如，MEMS振动器现已成为现在商场上平等价格下尺度最小的高质量因数（high-Q）振动器、最安稳的高质量因数振动器和尺度最小的可编程振动器。
时刻便是金钱
一直以来，技能文章中都有对MEMS计时计划的价格竞争力的许多思索。但是，现在这些已不再成为问题，MEMS部件现已以具有竞争力的价格量产了。
MEMS制作工艺有极大的优势：200mm CMOS晶圆可以削减振动；规范的IC封装进步了可靠性且下降了本钱；时钟输出频率的电子编程使得解决计划的本钱更低。这些计划现已可以大批量出产，产品交给期也很短。忧虑石英供货才能跟不上的日子现已过去了。
上述这些MEMS计时计划的优势是针对初学者的。本年9月，最低颤动、尺度最小的可编程振动器工程样片就现已开端供给了，相位颤动（随机）仅为0.5ps，合适千兆位以太网、光纤通道和SATA/SAS设备。这一新的功用水平将MEMS可编程振动器带入了曾经由贵重的石英设备主导的使用范畴。今后，这种高功用的趋势将持续进步MEMS谐振器和锁相环（PLL）的相位噪声功用。
新的0.4mm超薄振动器也是在本年9月发布的。之所以能完成这一尺度，是因为MEMS振动器的晶圆厚度仅有0.15mm。这些振动器和谐振器是合适超薄使用范畴的高功用时钟源计划。咱们可以幻想它们用在智能卡、高密度存储模块和细小的无线节点。石英的自身很脆，这就约束了它用于许多薄型产品，一起这类使用也会下降产值，进步本钱。
质量因数Q
下面咱们从更详细的视点来看看计时范畴产生的改变和MEMS振动器有上述优势的原因。许多技能都曾许诺要替代商用级石英，但40多年来一切这些技能都没能完成这一方针。剖析标明这些非石英计时技能之所以失利是因为它们大都不能到达石英固有的安稳性，也有些可以完成很好的安稳性的比如，但这些都比现有的石英解决计划的本钱高出许多。
质量因数Q用来衡量谐振器坚持其能量的作用。钟便是在现实生活中的具有高质量因数的比如，钟被敲响今后，钟声要通过很长时刻才会散失。但假如敲一个质量因数很低的塑料杯子，其声能量几乎在敲响的瞬间就消失了。
石英厂商供给±5～±100ppm规模的产品，最常见的标准是±50～±100ppm。这些厂商之所以能完成这么好的安稳性是因为石英谐振器具有很高的质量因数50 000～250 000。在某些极端学术的使用中，石英的质量因数能到达1000 000～3000 000。MEMS谐振器也有很高的质量因数。SiTime公司的产品、Discera公司的技能材料和许多学术材料都证明已出产出的MEMS谐振器Q值大约是80 000，其最高可超越500 000。
Q值十分要害是因为它和安稳性成正比。Q值界说为谐振器被-3dB带宽切割的中心频率。一个Q值仅为100的谐振器会有一个很宽的质量因数曲线，其差错大约高达10 000ppm。因而，封装压力和过程中很小的差错都会对谐振器的频率产生影响。
频率安稳性，或说频率ppm差错实际上是被限于从谐振峰值丈量-3dB的频带带宽的1/2。虽然开始进行了细心的校准，Q值不到1000的谐振器每年的老化差错在几十到几百ppm都是可以承受的。MEMS谐振器50000±1%～200000±1%的Q值是由规划决议的。100000的Q值能产出大约10ppm的产品。
图1 未来MEMS将被直接集成到CMOS中
不是一切硅振动器都相同
MEMS振动器是用纯单晶硅制成的。不能把MEMS振动器和根据低Q值的LC振动电路的硅振动器相提并论。大部分根据LC振动电路的硅振动器的Q值很低，安稳性差。这类产品供给某种程度的可编程功用，合适为微处理器和一些对ppm要求不高的使用供给计时计划。
MEMS的未来
未来，MEMS将被直接集成到CMOS中，如图1所示。这种集成将带来许多优点，如尺度更小、功用更高和出产更简略。MEMS计划无与伦比的尺度优势将使无线节点和多芯片模块尺度进一步缩小成为可能，一起还能使PCB上不再有石英。SiTime公司的EpiSEAL和MEMS First工艺便是可以完成与CMOS集成的实例。
最近的工艺开展已答应将先进的 0.18μm CMOS电路和功用完全的MEMS成功的集成。
责任编辑：gt
