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Weitere Miniaturisierung bei Taktgebern

»Noch weniger Phasenrauschen«

31. Mai 2017, 9:00 Uhr | Erich Schenk

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MEMS-Oszillatoren

Bei den MEMS-Oszillatoren ist neben SiTime nur noch Microchip Technology nach der Übernahme von Micrel (die sich wiederum Discera, den eigentlichen MEMS-Hersteller einverleibt hatte) aktiv und kooperiert mit diversen Akteuren am Markt. Dazu zählen Distributoren und sgenannte Private-Label-Anbieter, welche die SiTime-Produkte unter eigener Bezeichnung und eigenem Markenamen vertreiben, um weitere Geschäftsanteile zu sichern beziehungsweise neue Anwendungssegmente zu adressieren. Diese MEMS-Oszillatoren werden als programmierte Oszillator-Module offeriert. »Anders als bei Quarzprodukten besteht hier jedoch immer noch das Problem, dass lediglich zwei Hersteller am Markt existieren«, bedauert Dunger. Durch den von Microchip und SiTime verfolgten Vermarktungsansatz werden die Produkte aber über Distributoren zunehmend besser verfügbar. Es sei jedoch gerade auch aus kommerzieller Perspektive zu erwähnen, dass es sich bei den meisten der angebotenen MEMS-Oszillatoren um sogenannte Sole-Source-Produkte handele und es keine echten Ersatztypen gleicher Technologie gebe. Man sei also als Anwender auf den einen Hersteller im Hintergrund angewiesen.

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MEMS-Oszillatoren bieten hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit Vorteile gegenüber Quarzbauteilen, allerdings sind hier auch Aspekte der Alterungseigenschaften und der Langzeitstabilität zu berücksichtigen, »die mangels vorhandener Erfahrungen im Bereich des Unbekannten liegen«, konstatiert der WDI-Vorstand. Im Vergleich mit Quarzanwendungen liegen für MEMS-Produkte derzeit noch nicht so viele Langzeit-Leistungsdaten vor, die erst im Laufe der Zeit erhoben werden können. Den Prognosen der Hersteller zufolge wird der Einsatz der MEMS-Technik im Jahr 2017 zwar weiter steigen, es gilt jedoch als unwahrscheinlich, dass sie die gegenwärtig führende Quarztechnologie in der näheren Zukunft ersetzen wird. Dungers Prognose für die nahe Zukunft: »Grundsätzlich lässt sich für den Markt der frequenzgebenden Bauelemente voraussagen, dass die Performance und Leistungsfähigkeit der Komponenten bei gleichzeitig zunehmender Miniaturisierung steigen wird.«

Miniaturisierung und Flexibilität
durch Programmierbarkeit

Für Detlev Seiler, Managing Director bei der Jauch Quartz GmbH, geht es in Richtung weiterer Miniaturisierung und Flexibilität durch Programmierbarkeit. Um den batteriebetriebenen Applikationen gerecht zu werden, werde überdies eine sehr geringe Stromaufnahme der Oszillatoren gefordert. Für das wichtiger werdende Thema IoT offeriert Jauch spezielle Quarztypen und Frequenzen, »die mit vielen Wireless-Chipsets optimal abgestimmt sind«. Bedarf, bei der Fertigung der Quarze innovativ zu werden, gebe es momentan nicht, denn »die aktuellen Produktionslinien laufen optimal in Bezug auf die Ausbeute und minimale Fehlerrate«. Der Einsatz von Inline-Produktionsanlagen garantiere zudem höchste Qualität.

Stefan Hartmann, Department Manager QD Department bei Epson Europe Electronics, betont, dass »die technischen Anforderungen und Trends in den verschiedenen Märkten sich gravierend unterscheiden«. Während etwa im Bereich Mobiltelefonie und in weiten Teilen des IoT kleine Bauformen bevorzugt werden, liege der Fokus im Netzwerkbereich üblicherweise auf geringem Phasenrauschen. Einige Märkte wie bestimmte Bereiche des Industriesektors versuchten gar, kleine Bauformen zu vermeiden. Was die Programmierbarkeit betreffe, »spielt sie eher für die Bemusterung eine Rolle, in der Massenfertigung ist das eher keine Forderung der Kunden«.

Von der Wettbewerbsfähigkeit der MEMS-Oszillatoren ist Jürgen Reichmann, Geschäftsführer von Geyer Electronic, bislang zumindest nicht überzeugt, denn als Halbleiterprodukte »erreichen sie bei weitem nicht die Genauigkeit und Frequenzstabilität von quarzbasierenden Taktgebern«. Weil auch das Phasenrauschen und Jitter »schlechter« sei als bei Quarz-Oszillatoren, blieben MEMS-Bausteine auf nicht absehbare Zeit ein Nischenprodukt. Im Forderungskatalog der Kunden stünden neben der Miniaturisierung genau diese Punkte nach noch höherer Genauigkeit und noch niedrigerem Phasenrauschen.