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近期，苹果公司自主研发的调制解调器芯片 C1 初次亮相于 iPhone 16e 机型，激发业界粗豪温和。C1 芯片的推出记号着苹果在通讯领域的时间进步，渐渐替代了高通的时间。筹办词，除了 C1 芯片，iPhone 16e 上还荫藏了一颗值得温和的芯片，字据 TechInsights 对 iPhone 16e 这款智高手机拆解后，发现了来自 SiTime 的 MEMS 时钟芯片。

这颗时钟芯片为若何此荒谬？它为何值得咱们温和？始终以来，智高手机等电子拓荒渊博领受传统的石英飘摇器四肢时钟芯片。筹办词，iPhone 16e 对 MEMS 时钟芯片的领受，可能记号着“从石英到硅”的滚动。苹果四肢浮滥电子领域的风向标，其选择往往具有浩大的示范效应。这一发现不仅揭示了苹果在芯片选择上的新动向，也预示着时钟芯片领域一场潜在的转变。

头部厂商的时间抉择

SiTime 公司的财务数据也从侧面印证了这一趋势。2023 年，SiTime 营收达到 2.027 亿好意思元，同比增长 41%。TechInsights 揣摸，每部手机中 SiTime 部件的资本约为 50 好意思分。翻看 SiTime 2024 年的财报，公司居品主要通过 Pernas、Arrow 和 Quantek 三个分销商来销售。字据分销商提供的销售信息，这些分销商识别了结尾客户，SiTime 觉得大部分销售给 Pernas 和 Quantek 的居品，最终皆被集成到了该司最大结尾客户——苹果公司的居品中。因此，SiTime 暗示，来自其最大结尾客户的收入辞别占 2024 年、2023 年和 2022 年 12 月 31 日结尾的财年收入的约 22%、21% 和 20%。

其实不仅是苹果，下图这是 more than moore 的一篇报谈中所提到的，在 AI 算力基础设施领域，NVIDIA Spectrum-X Switch 芯片也领受了 SiTime 的时钟芯片，进一步擢升了汇注数据传输和处理的精度与成果。

关于东谈主工智能来说，时钟不仅需要更精准，况且还需要在多个 GPU 之间圆善同步。大型东谈主工智能模子将其任务摊派到多个 GPU 上，每个 GPU 现实一小部分计较。然后，将它们的限度拼接在一谈。若是一个 GPU 过时于其他 GPU，则通盘计较将不得不恭候该节点。换句话说，计较速率仅与最薄弱的门径不异快。通盘 GPU 在恭候时皆保执开启景况，因此任何此类延长皆会导致能量耗损。

本年 1 月份，SiTime 还为 AI 数据中心推出了 SiT5977 Super-TCXO 单芯片计时处理有狡计，终明晰 3 倍更好的同步和 800G 汇注连结，同期占用空间减少了 4 倍，应用阛阓包括智能汇注接口卡 ( Smart NIC ) 、加快卡、交换机和计较节点 2000 亿好意思元数据中心基础设施阛阓。

两大科技巨头的共同选择，凸显了 MEMS 时钟芯片在 5G 通讯、AI 计较等前沿应用场景中的策略遑急性。SiTime 四肢 MEMS 飘摇器的最大供应商，其出货量已越过 30 亿台。此外，Microchip 和 Pericom 亦然 MEMS 时钟芯片的主要供应商；还有一家 MEMS 计时初创公 Stathera，得到了联发科和精工爱普生的投资救援；在国内，布局 MEMS 硅时钟芯片的公司包括麦斯塔微电子和扬兴科技等。

字据 SiTime 的分析，时钟芯片是一个价值 100 亿好意思元的行业，其中谐振器阛阓占 40 亿好意思元，飘摇器阛阓占 50 亿好意思元，而时钟 IC 阛阓的范围为 10 亿好意思元。

时钟芯片：电子拓荒的“脉搏”

计时时间不错说是东谈主类的一项伟大发明，其发展历程深入影响了大家五行八作的时间进步。自东谈主类历史上最早的期间测量器具降生以来，计时时间资历了多个阶段的篡改。

下图展示了从公元前 3100 年到当代的主要期间测量器具和时间的演变。它包括了从石器时期的巨石阵、日晷、最早的水钟到近代的机械钟、石英钟、以及到当代的高精度 MEMS 计时时间。在这一演变进程中，有一些要津的历史事件和东谈主物，如儒略历的引入、伽利略建议等时性、格林尼治行动期间的修复等等。

当代电子系统中，计时拓荒如同电子居品的“脉搏”。正如咱们的大脑和腹黑互相依存不异，时钟芯片通过向多样要津组件提供并分发时钟信号，举例中央处理单位、通讯和接口集成电路（IC）、以及射频组件，确保系统安详、可靠地入手。

时钟芯片主要由三个要津元件组成：谐振器、飘摇器和时钟 IC。

谐振器（Resonator）是时钟芯片的中枢组件之一，它是一种在特定频率下振动的机械结构，矜重为飘摇器系统提供精度和安靖性。大多数谐振器领受机械加工石英晶体，资本约莫为 0.10 好意思元，并通过切割、抛光和后期制造测试来提高其精度。

飘摇器（Oscillator）将谐振器与模拟混杂信号 IC 鸠集，促使谐振器振动，从而生成安靖的时钟信号。每个飘摇器时时提供单一的时钟信号。

时钟 IC 是一个更复杂的电路系统，时时包含多个功能模块，如锁相环（PLLs）、时钟分频器和驱动器等。这些时钟 IC 简略产生多个不同频率的时钟信号，并将它们分拨到需要同步的电路组件中。时钟 IC 不错照顾和分拨多个时钟信号，保证不同系统组件之间的同步和合营责任。

在电子系统中，这三种居品类型不错单独使用，也不错组合使用，具体取决于最终居品的性能、价钱和尺寸条目。肤浅的电子系统时时需要一个沉寂的谐振器和一个基本的飘摇器电路，这些电路镶嵌在微处理器、系统芯片或应用特定集成电路等半导体拓荒中。在这种系统中，可能会使用多个谐振器来终了不同的功能。更复杂的电子系统则需要先进的计时处理有狡计，这些处理有狡计可能使用多种飘摇器、时钟 IC 息争振器。当使用这些计时处理有狡计的系统的性能条目提高时，计时处理有狡计的复杂性也会显耀加多，举例需要救援 AI 数据中心或 5G 通讯汇注基础设施的电子系统。

从石英到 MEMS 硅：时钟芯片的新时期

越过半个世纪以来，石英晶体一直是谐振器的主要时间。石英具有压电特质，即具有特定形式和尺寸，若是施加力，则不错愚弄共振获取具有轨则频率的疏浚电。大家数十亿电子拓荒皆使用石英晶体四肢时钟发生器，它们领受沉寂封装，可用于从手执拓荒到航天器等多样拓荒。

筹办词，石英计时拓荒在几十年来变化不大，具有很多固有的局限性。举例，基于石英的飘摇器仅提供单个 MHz 或 kHz 输出，每个系统至少需要 2 个飘摇器，这会占用大批 PCB 面积并加多 BOM 资本。此外，石英飘摇器不兼容 CMOS，无法扩张或集成到芯片上。此外，它们的精度和性能受到温度、湿度、压力、振动和冲击等环境要素的严重影响。这会导致过早失效、电板寿命缩小和系统资本加多。

石英飘摇器（图源：stathera）

1968 年，IBM 初次建议 MEMS 谐振器观念，但受限于那时的时间水平，未能终了营业化。因为那时机械物理进程比“新”半导体光刻时间更容易扩张，再加上那时石英在 80 年代的个东谈主计较高潮中速即商品化，替代品就莫得那么大的能源了。

跟着半导体时间的进步，MEMS 时钟芯片凭借其集成度高、抗插手身手强等上风，渐渐崭露头角。

苹果 iPhone 16e 领受 MEMS 的时钟芯片的原因，与其上风有着密切的筹办：1）MEMS 简略与其他电路集成到行动半导体封装中，这使得谐振器和更粗豪的计时时间简略终了范围化的行动制造。2）MEMS 计时居品不错在粗豪的频率范围内责任，更能抵牾振动、机械冲击和温度变化，且轻松易出现频率逾越。3）它们工整的体积和可编程的想象使 MEMS 计时处理有狡计比较于体积更大、能耗更高的石英替代品具有更大的生动性。4）基于 MEMS 时间的计时处理有狡计使用半导体工艺在领有高出产身手的晶圆厂中制造，从而终了具有资本效益的大范围出产。

MEMS 时钟芯片不错说草创了精准计时的新时期。

MEMS 时钟芯片的改日出息

跟着电子系统变得愈加复杂、功能丰富和浩大，它们需要更复杂的计时系统，这些系统简略无缝集成多种飘摇器、时钟 IC 息争振器的多样系统级组合。关于传统的石英系统来说，这种无缝集成变得愈加艰辛。这些局限性在严苛环境下影响了计时信号的精度和质料。

MEMS 时钟芯片的上风无庸赘述，将在多个领域开释后劲：

（一）通讯、数据中心和企业：无线基站、有线基础设施拓荒、企业汇注、云数据中心和东谈主工智能基础设施中的通讯基础设施拓荒必须在条目严格的环境中提供高性能和安靖性，这些环境可能包括温度波动和振动。举例，由于拓荒里面数据处理密集，里面温度升高，可能需要冷却电扇，这不仅速即改变环境温度，还会引起振动。若是拓荒中的计时处理有狡计失败，数据可能会损坏或汇注可能会关闭，导致作事中断和更高的运营资本。

（二）汽车、工业和航空航天：汽车应用中，计时时间必须在汽车的生命周期内可靠地责任，且在具有振动、机械冲击、电磁插手和快速温度变化的环境中证明出色。工业拓荒，从工场机械到会诊拓荒，时时浮现在温度波动、机械冲击、振动、电磁插手和电源噪声等环境中，MEMS 可能比传统的基于石英的处理有狡计证明更好，且功耗更低，可靠性更高。用于航空航天和国防应用（如火箭和卫星）的计时拓荒需要在操作进程中承受顶点的振能源和温度梯度。基于石英的处理有狡计可能会受到作用于通盘系统的振能源的影响。

（三）移动拓荒、物联网与浮滥电子：移动拓荒的依赖性日益增长，鼓动了数十亿互联网连结拓荒在工业和浮滥应用中的普及。这些拓荒从智高手机和个东谈主可衣服拓荒到镶嵌家电和工业机械中的电子居品不等。很多这些拓荒需要在有限的电板供电和尺寸受限的形式因子中包装大批电子元件，同期仍需高性能和高精度。由于简略与集成电路（IC）集成，硅 MEMS 计时处理有狡计脱落相宜优化移动拓荒、物联网拓荒和浮滥电子拓荒中举座系统的占大地积、可靠性和功耗。

结语

苹果与英伟达在浮滥结尾与算力基建两头同期落子，不仅是对 MEMS 时钟芯片这一时间的认同十大正规体育平台入口，更是基于产业需求的一种反映。MEMS 时钟芯片芯片凭借其工整、低功耗和高精度的特质，简略怡悦改日智能拓荒和高性能汇注的需求。跟着时间的不断演进，基于 MEMS 的时钟芯片芯片有望在更多领域终了冲破，成为鼓动产业篡改的中枢能源。