MEMS-Taktgeber: Interview mit SiTime Frequenzabdeckung bis 700 MHz

Markus Lutz, SiTime
»In den letzten drei Jahren 
lag unser Wachstum 
im Durchschnitt bei mehr als 
60 Prozent pro Jahr.«
Markus Lutz, SiTime »In den letzten drei Jahren lag unser Wachstum im Durchschnitt bei mehr als 60 Prozent pro Jahr.«

Mit zwei MEMS-Resonatoren deckt MEMS-Taktgeber-Pionier SiTime den Frequenzbereich von 1 Hz bis 700 MHz ab. Diese mit Abmessungen von 420 x 420 µm gleich großen Bausteine werden laut Markus Lutz, Executive Vice President von SiTime, »ständig in ihren Eigenschaften verbessert«.

Markt&Technik: Derzeit haben Sie zwei MEMS-Resonatoren mit unterschiedlichen Geometrien im Portfolio, einen stromsparenden 524-kHz- und einen 48-MHz-Baustein. Können Sie damit alle Anforderungen abdecken?

Markus Lutz: Prinzipiell fertigen wir die zwei genannten Grundfrequenzen. Mit diesen beiden Frequenzen und unserer PLL-Architektur können wir jede Frequenz bis hin zu 700 MHz optimal erzeugen. Überdies offerieren wir für Legacy-Produkte, die vor 2010 entwickelt worden sind, einen 5-MHz-Resonator.

Welche Eigenschaften der Resonatoren und CMOS-Bausteine wurden denn verbessert?

Unsere kontinuierliche Entwicklung hat zu Verbesserungen in der mechanischen Temperatur- und generell in der Frequenzstabilität geführt – diese Technologie heißt bei uns „TempFlat“. Außerdem sorgen Neuentwicklungen unseres F&E-Teams für geringeres Phasenrauschen und niedrigeren Jitter, was sehr wichtig für Telekommunikationsanwendungen ist. Mit unseren Innovationen bei den MEMS-Resonatoren, den CMOS-Komponenten und dem Packaging optimieren wir das Gesamtsystem, um den Kunden ein noch besseres Produkt anbieten zu können. So hat unserer neueste Produktfamilie „Elite,“ die wir im September 2016 als „Elite Plattform“ angekündigt haben, weniger Phasenrauschen und niedrigeren Jitter als quarzbasierende TCXOs. Der Vorsprung wird noch wesentlich größer, wenn man diese Produkte harscher Umgebung aussetzt wie schnellen Temperaturänderungen oder Vibrationen, was wir „dynamische Performance“ nennen.

SiTime hat von Anfang an die Strategie verfolgt, den MEMS-Resonator und das CMOS-Bauteil mit der Elektronik als zwei diskrete Bausteine zu fertigen und dann via Flip-Chip zu verbinden. Silicon Labs als Verfechter eines monolithischen MEMS-Systems hat sich aus der Fertigung solcher Bausteine komplett zurückgezogen. Warum ist SiTimes Vorgehensweise sinnvoll?

Monolithische Integration im Vergleich mit Multi Chip Modules (MCM) ist ein Punkt, den die MEMS Community immer wieder diskutiert. MEMS und CMOS erfordern unterschiedliche Herstellungsprozesse. Bei diskreten Bausteinen können wir die einzelnen Prozesse unabhängig voneinander optimieren und erzielen damit eine bessere Performance. Anfangs haben wir auch in der F&E monolithisch integrierte Muster hergestellt, diesen Weg für unsere Produkte aber letztlich nicht benutzt wegen der Nachteile bei der Performance und in der Lieferkette und wegen der höheren Kosten. Bezüglich der Kosten kann man sehr einfach zeigen: In der monolithischen Integration werden die Kosten von der Fläche der größeren Funktion bestimmt: CMOS oder MEMS. Der Gesamtprozess wird komplizierter und dadurch teurer. Weitere Vorteile der diskreten Lösung sind höhere Flexibilität – man kann den Resonator für verschiedene Produkte verwenden, die Entwicklungszeiten sind kürzer, und man erzielt höhere Ausbeuten bei der Fertigung.

Hat sich Discera als einziger Mitbewerber bei MEMS-Oszillatoren gänzlich zurückgezogen oder nurmehr keine F&E mehr betrieben, und ist SiTime quasi Single Source für die Kunden?

Discera wurde von Micrel gekauft, und danach hat Microchip Micrel übernommen. Soweit wir wissen, hat Microchip die Produktion von MEMS-Oszillatoren noch nicht aufgegeben, jedoch sehen wir nicht sehr viele neue Produkte. SiLabs hat das MEMS-Team aufgelöst und das Produkt vom Markt genommen. Andere MEMS-Oszillatorenhersteller sind uns nicht bekannt. Zu Single Source: Die Kunden sind mit unserer Fertigungsstrategie zufrieden, weil wir für alle wichtigen Fertigungsschritte mindestens zwei Optionen haben. Für das Packaging und das Testen unserer Produkte haben wir sogar drei Zulieferer. Bisher hat das allen Kunden ausgereicht. Genauso verfahren wir bei den CMOS-Komponenten, die TMSC an mehreren Standorten für uns fertigt.

Können Sie nach der 2014 erfolgten Übernahme von SiTime durch Megachips wie erwartet relativ selbständig agieren, ohne Beeinflussung durch die Mutter, und profitieren im übrigen als vormaliges „Venture Capital“-finanziertes Unternehmen zudem vom Image eines etablierten, finanzkräftigen Herstellers?

SiTime ist Teil der profitablen Aktiengesellschaft Megachips, was natürlich bei den Kunden hilft. Unser Erfolg basiert jedoch auf unseren Produkten, die dem Kunden wesentliche Vorteile bieten wie kleinere Baugrößen, weniger Strombedarf, bessere dynamische Performance und bessere Frequenzstabilität. Wir sind eine unabhängige Tochterfirma von Megachips und operieren unter dem gleichen Management-Team mit denselben Mitarbeitern wie vor der Akquisition. Megachips unterstützt unsere Aktivitäten und ist sehr zufrieden mit den Ergebnissen.