CPU是所有電子產品的控制中心,又名中央控制器,在電子產品中的作用就相當于大腦于人體的作用一般重要;從CPU的相關工作機制分析,它是需要一個時鐘源才能工作的,這與石英晶振關聯甚大,記得大學中所學的單片機與微機原理課上就有這樣一句話:”CPU工作最首要的條件就是時鐘信號,因此在外部應當接入時鐘振蕩電路”,但是隨著電子產品功能特性需求不斷提升,這種時鐘電路的輸出頻率穩定性已經無法滿足產品需求,所以就采用石英晶振來提供時鐘信號.

因為石英晶振能夠如傳統CPU外部時鐘振蕩電路一樣提供頻率信號,甚至它的頻率穩定性更高一些.如此一來,石英晶振的發展趨勢就要受到CPU未來走向很大程度上影響.不僅僅是在頻率穩定性方面,在尺寸,耐高溫,工作系統穩定性,驅動功率等性能上也要跟得上CPU的需求才可.

石英晶振最主要的組成部分就是石英晶片,因為石英晶片的主要成分是二氧化硅,這種分子在電場的作用下會產生應力場,從而在晶片兩端會形成電極,這就是壓電效應,能夠產生壓電效應是石英晶片能夠振蕩的重要因素.并且還可以通過不同的切割方法使得晶振的輸出頻率不同,其中以AT切最為容易,也是最常見的,像壓控晶振的諧振電路中使用的石英晶體諧振器通常情況下就是采用AT切.

石英晶振也是分等級的,其中以壓控晶振,溫補晶振,差分晶振,恒溫晶振等高級有源晶振的等級最高,其次是普通有源晶體振蕩器,最后才是石英晶體諧振器,又名無源晶振.雖然無源晶振的電平信號可變,也是如今應用最廣泛的一類晶振,但是由于它精度不高,頻率穩定性不好,未來在高速發展的電子產品市場中更難以立足.

就比如龍芯最新發布的一款采用28nm工藝生產的CPU,這樣的生產技術已經和AMD持平.單從它的制造工藝上來看,這款CPU的尺寸相當小,且主頻達1.8GHz~2.0GHz,除此之外,對該產品還進行了功耗優化,比起基于上一代CPU的筆電的工作時間延長了一倍.

很顯然,普通的無源晶振并不能夠滿足這樣的產品,頻率穩定性我們暫且不說,因為無源晶振的頻率穩定都很低,并且很容易受到外界干擾;在驅動能力上,無源晶振的輸出頻率通常非常小,無法達到CPU的工作需求,就算是有性能較好的可以達到這個驅動需求,但是在長時間的輸出之后就會造成發熱異常,從而導致頻率振蕩不穩,從而導致CPU性能不穩.

這樣的情況下我們可采用差分進口貼片晶振,這種石英晶體振蕩器具備兩個輸出信號,且相互正交,可提供一個較為穩定的工作系統;再一個就是它的輸出信號是方波,方波是所有輸出波形中驅動功率最大的,最大可達幾百MHz,雖然這種波形的諧波分量比較多,容易造成相位噪聲,但是兩個相互正交的信號恰好可以削減相位噪聲;CPU想要達到高速穩定的運算處理能力就應該使用這種驅動功率大,穩定性高的石英晶振.

并且kds晶振廠家還推出了一款高性能差分晶體振蕩器,這款晶體振蕩器的尺寸為1.0*0.8mm,具備超低相噪,超小體積,低功耗,低耗能,低差損,低衰減,低電壓,低電平,低抖動的特性.小體積對于這種高精密產品來說意義相當重大,在未來,為了節省PCB空間,將石英晶體振蕩器集成到芯片中是必然的;當然,隨著環保意識的加深,必然會竭力降低產品功耗.

可見石英晶體振蕩器小型化,高精度,高穩定性,高頻,低相噪,低衰減,低功耗,低延時啟動的發展趨勢是應市場需求而自然形成的.它只有密切貼合它的應用市場需求才能夠得到更好的發展.在無法改變大勢的情況下只能去適應,跟隨大勢,否則終究難免被淘汰.