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时钟芯片—通讯与工业领域的心脏

时间:2023-11-22 13:59:31 作者:锐星微电子 阅读:
时钟芯片是高性能通讯系统中必不可少的核心芯片,其性能及可靠性直接影响着通讯系统的稳定性。由于其开发与应用的独特性和专业性,一直由瑞萨、TI、Pericom、Silicon Labs等国际芯片公司所垄断。随着高速数据通信的发展、5G网络以及新能源汽车普及和国产芯片替代趋势,时钟芯片开始赢得越来越多的关注。
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引言

时钟芯片是高性能通讯系统中必不可少的核心芯片,其性能及可靠性直接影响着通讯系统的稳定性。由于其开发与应用的独特性和专业性,一直由瑞萨、TI、Pericom、Silicon Labs等国际芯片公司所垄断。随着高速数据通信的发展、5G网络以及新能源汽车普及和国产芯片替代趋势,时钟芯片开始赢得越来越多的关注。上海锐星微电子科技有限公司作为国内时钟领域的头部企业的国家级集成电路设计企业,从2011年成立至今,深耕时钟芯片领域十几年,主要产品包括高精度高性能有源钟振系列(晶体振荡器)、实时时钟系列(通用实时时钟、内置晶体、高精度温度补偿)、时钟缓冲器(CMOS、多路输出和差分输出)、时钟发生器(展频、PCIe和以太网System)、电平转换、运算放大器、高速模拟开关等系列产品。

上海锐星微电子科技有限公司凭借10时钟芯片领域技术迭代成长,不仅被评为国家级专精特新“小巨人”企业,还获得了杭州海纳昱智创业投资合伙企业(有限合伙)、苏州元禾璞华智芯股权投资合伙企业(有限合伙)的A轮投资,并在A+轮融资中获得了上海临港数科创业投资合伙企业(有限合伙)的投资。

目前上海锐星微电子科技在国内细分市场取得一定占有率,为未来成长空间打开了通路,十几年的时钟领域的夯实,有幸成为国内多家通讯类与工业核心企业的一级供应商

产品与核心技术

晶体振荡器

晶体振荡器XO作为公司的护城河产品,在行业拥有绝对的技术优势。主要设计人员均有20年以上工作经验,产品包括了基频时钟、三次泛音时钟、低压低功耗时钟、LVPECL/LVDS差分输出时钟、VCXO、高频差分时钟等系列产品。可以满足工业和车规性能要求。下表为公司主要XO产品系列,可以满足各种应用需求。

实时时钟RTC

RTC主要是是利用对32.768KHz分频产生1Hz信号,作为内部激励源,产生秒、分、时、天、月、年等计时信号,满足不同应用场景的计时、定时要求。RTC产品做为锐星微电子的主打产品,有近20个产品料号,分为普通RTC和温补RTC,适用于不同的应用场景,其中IT8563、RS4C411、RS4TC8900已通过车规认证,产品性能部分超过国际大厂,已在国内TIER1企业批量导入。RS4TC8900作为国内屈指可数的高精度RTC,在全温度范围内可达到3ppm。

RS4TC8900频率稳定度(全温度)

时钟发生器

在当今的高速数据系统设计中,内连采用PCIe总线外连采用以太网结构己经成为主流,随着接口数据率的不断提高,内部的时钟频率也达到了几个G赫兹,这将使电磁干扰变得十分严重。许多消费电子产品的标准,都严格规定了电磁辐射的水平。现在有多种技术可以降低电磁干扰,常见的几种技术包括电磁屏蔽、脉冲整形、摆率控制和扩频时钟。其中,扩频时钟(Spread-spectrum Clocking,SSC)是性能最好、成本最低的技术。扩频时钟是一种减少数字芯片电磁干扰的有效方法,它采用预设好的调制波形,在一定频率范围内对时钟信号进行频率调制。扩频时钟发生器即产生扩频时钟的发生器。锐星微电子依托多年的研发经验,依赖独特的Smart LN VCO专利技术,开发了RS2CG570x,RS2CG440,RS2CG50x,RS2CG28x系列PCI-e时钟发生器以及以太网系统时钟发生器产品。可以满足通讯、PC服务器、基站、汽车等各类产品的需求。

时钟缓冲器

 时钟缓冲器就是常说的Clock Buffer,通常是指基于非PLL的扇出型缓冲器,是一种将一路或多路时钟源信号通过频率复制生成多路时钟信号的器件,通常时钟缓冲器还兼具有时钟分配,格式转换和电平转换的功能。

在多路时钟信号的电子系统设计中,时钟源加时钟缓冲器的方案可以有效降低系统成本,简化电路设计,为系统多个组件提供多路参考时钟。尤其在多子卡系统的设计中,需要保持各子卡的时钟同源且固定相位延迟。时钟缓冲器的使用可以保证以上技术要求,同时降低设计系统设计难度。

上海锐星微电子科技可以为客户提供单端和差分两类缓冲器;例如在PCI-e的设计中,RS00304、RS00310、RS2CB190xx系列可以满足从Gen3、Gen5和Gen6的规范要求。在通讯系统中,时钟缓冲器可以很好的解决时钟不同源的问题,极大的带来设计上的便利性。

信号链

锐星微电子同时专注于信号链产品的设计开发,并给客户提供了各种电平转换、运算放大器等兼容料号,满足客户高低速、不同电压转换需求。

电源复位

电源复位芯片的主要作用是监控电路系统中电源电压波动,当达到设计的阈值时(通常设计波动5%以上),给系统产生一个脉冲信号作为复位使用。同时可以排除瞬间干扰的影响,又防止CPU在电源启动和关闭期间的误操作效,充分保证系统的安全性。锐星微电子电源复位产品可提供多种复位阈值,满足不同电压需求。

典型解决方案

PC/工控机/服务器/大屏显示

路由器/交换机

汽车领域的应用

基于前期技术积累,锐星微电子多个系列车规产品持续量产,把现有产品性能做到了业界领先,在迭代升级与创新并举中,扩大了时钟产品应用,其中:

  • 车规级Crystal Oscillator 获得大量汽车厂商和Tie1 客户批量使用;
  • 车规级实时时钟电路获得大量汽车厂商和Tie1 批量使用
  • 工业级的时钟缓冲电路简化时钟树的设计,
  • 车规级以太网时钟发生器和PCIe 时钟发生器,取得多个汽车厂商和平台使用。

随着国内汽车的快速发展,锐星微电子的XO、Clock Generator、RTC、Level Shift等系列中都有车规产品,其中XO系列的XO5052XX、XO6629、XO6201,RTC系列的RS4C411WE、IT8563Q等产品均已通过AEC-Q100车规认证。

在具体的汽车领域,上海锐星微电子科技主要在智能驾驶的视频处理及车载应用、5G Tbox Solution、智能座舱等有着深入且广泛的应用。

此外,在新能源、电子通信、智能家居等方面,锐星微电子的时钟芯片系列产品也有着广泛的应用。

质量管理体系

锐星微在质量管理体系方面采用高标准、严要求的准则,产品达到了国际一流品质。

其产品研发也遵循着科学和严格的质量管控体系:

  • 依据芯片设计风险checklist排查设计存在的风险,并落实到研发的产品中。
  • 依据IC性能及可靠性测试基线要求,RSM 落实到目前的产品验证中。
  • 完善研发设计流程并确保各环节都经过严格的审查验证,产品性能高质可靠。

产品质量也必须经过严格的可行性分析、项目设计审查、电路板图审查等流程管理。

展期

锐星微电子科技不断在时钟领域加大投入,现有产品线还在不断的提升性能指标完成迭代升级。扩频时钟发生器、兼容Intel CK440规格的PCI-e时钟发生器系列、兼容Intel DB2000规格的时钟缓冲器系列、车规级PCI-e时钟发生器、RTC时钟、超低抖动以太网同步时钟等产品均实现量产,并全部投放市场,助力国产替代和半导体事业发展。

目前已经成功应用于通讯领域(5G)、工业控制、汽车电子、新能源、安防监控等行业,公司已陆续进入大华、上汽、泰晶科技等国内一流厂商的供应链体系,同时持续深挖客户需求,充分发挥不同产品线的协同效应,以老带新,提升各类产品在客户供应链中的渗透度,获得更高的客户黏性。

锐星微电子于2022年导入了国内一流供应商,为确保产品品质,部分国外fab厂投产的wafer 也全部转入国内fab厂,如中芯、上华、华虹等;封装、成测、CP测试、磨片、划片等厂商也都采用国内的一流厂商,如长电科技、天水华天等,确保了整个产品产业链的可靠性和稳定性。

锐星微电子研发人员占比超过了1/3,核心研发团队拥有近20年时钟领域IC设计经验。2020年企业研发投入占营业收入的比重达到17%,2021年占比略有下降,但依然有15%,2022年研发投入增加,占比达到了19%。锐星微电子科技始终保持对技术的不断追求,力求以最好的产品回报客户。把质量作为企业的自尊心,做时钟产品线的市场引领者。

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