MEMS 振荡器是指通过微机电系统（MEMS）制作出的一种可编程的硅振荡器，MEMS振荡器的温度稳定性也比传统晶振更好，不受环境温度高低变化的影响。MEMS 振荡器属于我们通常所说的有源晶振。它是对传统石英晶振产品的一个升级更新换代，防震效果是前者的25倍，具有不受振动影响、不易碎的特点。
（图1，MEMS振荡器产品图）
 
MEMS振荡器特点

与传统石英相比，全硅MEMS振荡器不管从生产工艺还是组件设计结构上，都更符合现代电子产品的标准，也是对传统石英产品的升级换代。
* 高性能模拟温补技术使全硅MEMS振荡器具有优秀的全温频率稳定性，彻底解除温飘问题；
* 可编程的平台为系统设计和缩短新产品开发周期提供必要的灵活性；
* 完善的半导体生产链可让全硅MEMS供货期全面缩短，并提升需求应急的能力；
* 全自动生产的IC结构在质量和可靠性方面有无可置疑的优良的一致性。

MEMS振荡器的可靠性

频率稳定性，特别是在不同温度下的稳定性，是电子工程师在选择振荡器时考虑的主要参数之一。因为每一个设计，都需要保证系统在整个工作温度范围内正常运作。而温飘(频率随温度而显著变化的现象)则是传统石英产品的弱点，难以单纯从制造上克服。


深黑色曲线显示出一个工业级(-40?C-85?C)石英振荡器要达到全温频率稳定性25PPM在技术上的难度。从图中可看到，在高低温的情况下，石英作为参考时钟其设计余量较不充分，由此也增加了整体系统在工业级全温产生不稳定运行的可能性。

图2同时也显示了各种色彩的平衡线，代表了110个discera全硅MEMS振荡器在-40?C-85?C范围内的实际总频差。与石英振荡器相比，这些工业级MEMS振荡器频率稳定性不但可保持在15PPM以下，其曲线更具有线性特征，为系统提供更大的设计余量。

正由于全硅MEMS振荡器利用温度补偿的技术，从振荡器设计上解决了石英温飘的烦恼，因此电子工程师在选料时有了更 大的余地。他们可以选择50PPM的MEMS振荡器来替代很多25PPM的石英，既可满足系统所需规格，又可降低成本。或者，他们可采用25PPM的 MEMS振荡器来提升系统总体稳定性。

MEMS振荡器结构与工作原理

传统的石英振荡器是由压电石英加上简单的起振芯片和金属封装组成的，其生产工艺包括：石英切割镀银、购买基座、起振芯片，以及将石英及芯片以特殊黏胶结合后 至于基座上，然后充填氮气，用金属封装进行密封。而不同频率、不同工作电压振荡器的产生，则是由石英的不同形状、镀银厚度及所佩的起振芯片所决定。所以， 从生产工艺角度，石英产业是一个人工密集型的半自动化传统产业，其产品也受到传统原材料和工艺的限制：
1. 复杂的生产程序导致供货期的拖长及缺货应急困难的现象；
2. 不同振荡器规格需不同原料不同工艺，从而使成品缺乏灵活性，无法为满足不同应用而进行实时配置；
3. 压电石英对温度敏感度高的特性，造成石英振荡器的温飘烦恼；
4. 石英易碎怕摔老化的弱点需靠生产工艺和质量管理来解决，缺乏质量和长期可靠性的一致性。
为解决石英的内在弱点，因此在时钟组件的选料上开始转向采用了全硅的产品结构，有一个全硅MEMS谐振器和一个可编程Analog CMOS驱动芯片堆栈，并以标准QFN IC封装方式完成。

MEMS振荡器与石英振荡器比较

MEMS振荡器以其突出的特性，被认为是传统的石英振荡器的替代产品。

石英震荡器一般制造的方式及其缺点： 
1.一般而言，石英厂商所做的工作为石英切割、与日系厂商购买基座、起振芯片；将石英以及芯片以特殊黏胶结合后至于基座上，并进行填充氮气密封。数十道繁复工序；且需要大量人工参与量产制造、质量管理。绝大部分石英厂商常见或偶见厂内生产控管不良造成之产品污染、密封不良造成漏气（使频率偏离规格）等不良现像。  
2.不同频率震荡器；厂商需对石英做不同方式的切割、不同频率起振的方式也需搭配不同的芯片，支持的电压不同、或者需要的抖动（ jitter）、精度规格不同，震荡器内部搭配的起振芯片均不同。

所有石英厂商建厂后，除非增加生产线，否则生产产能固定；供货有限。所有石英厂无法针对所有规格的震荡器准备生产线或具备生产规模；因此一般而言；个别厂商仅针对某些规格产品生产，造成系统厂商客户不可能采用”OneStop Shopping”的采购目标。即使系统厂商目标是缩减同类型产品的供应商，但由于石英产品的特殊性，以及其生产工艺上的限制，厂商的目标如果停留在仅对现有石英供应商之间采购，绝无法达成；而 SIT IME的全硅可编程震荡器，从设计、生产上的根本性变革，具备提供厂商 “One Stop Shopping”的条件。   由于不可能为客户厂商不同需求震荡器备料齐全，石英厂商间普遍存在同业调货状况，即不同石英生产厂商透过同一品牌交货给系统厂商，调货交货也意味着质量控管的空窗。因此一些系统厂商严明规定合作石英厂商不得有调货供货状况；以避免此无法控制之质量风险。  

3.石英产品的频率精度与温度关系非线性关系（或称温飘；一般为向下抛物线）。一般石英产品规格书上标示的频率稳定度（或精度）；一般为在 25℃室温；除此之外，还有所谓”温飘”。由于其非线性的关系，系统厂商在实验室测试内测试的精度，甚或利用高低温测试到的石英震荡器规格，并无法保证石英厂商在量产交货阶段所交付厂商的元件均能符合其要求的规格。   由于非线性石英对温度的特性，使得石英产品在物料进厂检验时变得无所依据，直到上线测试，才有机会判断来料的质量。   有时候因为石英原料的不良，在系统厂商 SMD过程中经过回流銲（无铅制程高达 26 0℃）制程时，也会对石英造成质变，使得震荡器的频率产生偏移。 

4.石英产品的防震性不良。石英本身易碎、怕摔。石英与起振芯片结合时所采用的点胶方式，以及使用的材质均会对震荡器封装的稳定性、一致性具有一定的影响。防震性不良，造成货运过程可能有到货不良 (DOA–defectofarrival)、SMT打件损耗等。  

5.石英产品密封不易保证；造成频率偏差。石英切割后需镀上水银，其整体厚度决定了起振的频率。封装时需将内部以氮气填充，保持与空气隔绝以避免内部材质氧化，造成频率改变。或因封装不良、或因震动；均可能对外观密封质量改变，即所谓漏气。一般漏气可能发生在石英厂出厂前的检测；或到系统厂后生产完成测试发现频率偏移、或系统厂商生产测试完成出货后在客户端发生不良。（类举：如轮胎被钉子刺穿后，泄气时间不等）  

6.石英产品交货周期长。由于生产所需原料需来自于不同供应商；包括芯片厂、基座厂商、石英晶棒厂商，以及厂内的切割设备、生产员工等资源均会影响交货周期。一般而言，在厂内以及、销售渠道无库存状况下，交货周期由 6 ~12周。而一般非常用、大量生产之产品，其订货周期长达8～ 16周。交货周期不定：由于生产工序复杂；任何一道工序产生错误，该批生产均需从头来过；造成交期重置。 

全硅MEMS振荡器的制造方式及其优点： 

1. MEMS振荡器是由两颗芯片；一为全硅 MEMS谐振器，一为具温补功能之启动电路暨锁相环 CMOS 芯片；利用标准半导体芯片 M CM封装方式完成。 
2. MEMS生产制程，采全自动化标准半导体制造流程；与生产线上人工素质无关。如所有今日在所有电子产品设计内所使用的 IC一般；具备优良的稳定性以及质量；不易在生产过程中出现人为失误。 
3. 支持频率、精度、电压可编程；可满足客户不同规格组合之震荡器需求。 
4. 支持所有业界标准封装 (7050, 5032, 3225, 2520)，所有规格产品交货期仅需 2~4周。 
5. MEMS振荡器封装无密封问题，标准 MCM封装，防震性达石英产品的 25倍。出货不良率低于1 dppm。 
6. MEMS振荡器内部起振锁相环芯片，具备温补功能；频率精度相对于温度的变化为线性关系，规格所标示的频率精度涵盖震动频偏、温度频偏、老化频偏等。 
7. MEMS产品之质量一致性乃透过设计阶段完成；与石英产品在量产阶段控制质量之制造控管方式不同，系统厂商无须担心来料与量产样品认证之不一致性。 

MEMS振荡器市场前景

据行业预测，微机电系统振荡器正以120％的年增长率代替石英振荡器，还有的预测微机电系统振荡器是将以四倍的年增长率增长。

从Wicht Technologie Consulting (WTC, Munich, Germany)对微机电系统上涨的行情预测超越了早期Yole Development (Lyon,France)对微机电系统芯片年增长为30％的预测。

据WTC介绍，在消费电子和自动化电子产品微型化生产及在单CMOS芯片上多振荡器片上系统MEMS的驱动下，现有的250万美元的MEMS振荡器市场在2012年将增长到140万美元。2012年之后，MEMS振荡器将在手机定时芯片方面达到10亿美元的市场价值。