近期，苹果公司自主研发的调制解调器芯片 C1 初度亮相于 iPhone 16e 机型，激勉业界普通心思。C1 芯片的推出秀丽着苹果在通讯领域的手艺进步，沉着替代了高通的手艺。可是，除了 C1 芯片，iPhone 16e 上还荫藏了一颗值得心思的芯片，把柄 TechInsights 对 iPhone 16e 这款智高手机拆解后露出 オナニー，发现了来自 SiTime 的 MEMS 时钟芯片。
这颗时钟芯片为若何此特等？它为何值得咱们心思？恒久以来，智高手机等电子迷惑深广接收传统的石英漂浮器手脚时钟芯片。可是，iPhone 16e 对 MEMS 时钟芯片的接收，可能秀丽着"从石英到硅"的转动。苹果手脚阔绰电子领域的风向标，其遴荐接续具有庞大的示范效应。这一发现不仅揭示了苹果在芯片遴荐上的新动向，也预示着时钟芯片领域一场潜在的翻新。
头部厂商的手艺抉择
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 猜想，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，公司家具主要通过 Pernas、Arrow 和 Quantek 三个分销商来销售。把柄分销商提供的销售信息，这些分销商识别了终局客户，SiTime 以为大部分销售给 Pernas 和 Quantek 的家具，最终王人被集成到了该司最大终局客户——苹果公司的家具中。因此，SiTime 暗示，来自其最大终局客户的收入划分占 2024 年、2023 年和 2022 年 12 月 31 日扫尾的财年收入的约 22%、21% 和 20%。
其实不仅是苹果，下图这是 more than moore 的一篇报说念中所提到的，在 AI 算力基础设施领域，NVIDIA Spectrum-X Switch 芯片也接收了 SiTime 的时钟芯片，进一步普及了聚积数据传输和处理的精度与后果。
NVIDIA Spectrum-X Switch 硅片的底部（开首：morethanmoore）
关于东说念主工智能来说，时钟不仅需要更精准，何况还需要在多个 GPU 之间好意思满同步。大型东说念主工智能模子将其任务分担到多个 GPU 上，每个 GPU 推论一小部分计较。然后，将它们的截止拼接在统共。要是一个 GPU 过期于其他 GPU，则统共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技艺相同快。扫数 GPU 在恭候时王人保执开启现象，因此任何此类蔓延王人会导致能量亏蚀。
本年 1 月份，SiTime 还为 AI 数据中心推出了 SiT5977 Super-TCXO 单芯片计时贬责决策，杀青了 3 倍更好的同步和 800G 聚积连续，同期占用空间减少了 4 倍，应用商场包括智能聚积接口卡 ( 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商场。
两大科技巨头的共同遴荐，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攻击性。SiTime 手脚 MEMS 漂浮器的最大供应商，其出货量已卓绝 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济；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。
把柄 SiTime 的分析，时钟芯片是一个价值 100 亿好意思元的行业，其中谐振器商场占 40 亿好意思元，漂浮器商场占 50 亿好意思元，而时钟 IC 商场的范围为 10 亿好意思元。
时钟芯片：电子迷惑的"脉搏"
计时手艺不错说是东说念主类的一项伟大发明，其发展历程真切影响了众人百行万企的手艺进步。自东说念主类历史上最早的时刻测量器具出身以来，计时手艺履历了多个阶段的改造。
第四色下图展示了从公元前 3100 年到当代的主要时刻测量器具和手艺的演变。它包括了从石器时间的巨石阵、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 计时手艺。在这一演变经由中，有一些要津的历史事件和东说念主物，如儒略历的引入、伽利略建议等时性、格林尼治行径时刻的开发等等。
时刻测量手艺的历史进度图（开首：SiTime）
当代电子系统中，计时迷惑如同电子家具的"脉搏"。正如咱们的大脑和腹黑互相依存相同，时钟芯片通过向各式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，确保系统自如、可靠地运转。
时钟芯片主要由三个要津元件组成：谐振器、漂浮器和时钟 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，提神为漂浮器系统提供精度和踏实性。大多数谐振器接收机械加工石英晶体，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。
漂浮器（Oscillator）将谐振器与模拟夹杂信号 IC 相关，促使谐振器振动，从而生成踏实的时钟信号。每个漂浮器频繁提供单一的时钟信号。
时钟 IC 是一个更复杂的电路系统，频繁包含多个功能模块，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 不错管束和分拨多个时钟信号，保证不同系统组件之间的同步和合作责任。
在电子系统中，这三种家具类型不错单独使用，也不错组合使用，具体取决于最终家具的性能、价钱和尺寸条目。绵薄的电子系统频繁需要一个寂静的谐振器和一个基本的漂浮器电路，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迷惑中。在这种系统中，可能会使用多个谐振器来杀青不同的功能。更复杂的电子系统则需要先进的计时贬责决策，这些贬责决策可能使用多种漂浮器、时钟 IC 谐和振器。当使用这些计时贬责决策的系统的性能条目提高时，计时贬责决策的复杂性也会显耀增多，举例需要救济 AI 数据中心或 5G 通讯聚积基础设施的电子系统。
从石英到 MEMS 硅：时钟芯片的新时间
卓绝半个世纪以来，石英晶体一直是谐振器的主要手艺。石英具有压电特质，即具有特定体式和尺寸，要是施加力，则不错把握共振取得具有规章频率的相通电。众人数十亿电子迷惑王人使用石英晶体手脚时钟发生器，它们接收寂静封装，可用于从手执迷惑到航天器等各式迷惑。
可是，石英计时迷惑在几十年来变化不大，具有好多固有的局限性。举例，基于石英的漂浮器仅提供单个 MHz 或 kHz 输出，每个系统至少需要 2 个漂浮器，这会占用无数 PCB 面积并增多 BOM 资本。此外，石英漂浮器不兼容 CMOS，无法蔓延或集成到芯片上。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、电板寿命裁减和系统资本增多。
石英漂浮器（图源：stathera）
1968 年，IBM 初度建议 MEMS 谐振器倡导，但受限于那时的手艺水平，未能杀青交易化。因为那时机械物理经由比"新"半导体光刻手艺更容易蔓延，再加上那时石英在 80 年代的个东说念主计较飞扬中赶快商品化，替代品就莫得那么大的能源了。
跟着半导体手艺的进步，MEMS 时钟芯片凭借其集成度高、抗滋扰智商强等上风，缓缓崭露头角。
苹果 iPhone 16e 接收 MEMS 的时钟芯片的原因，与其上风有着密切的相关：1）MEMS 简略与其他电路集成到行径半导体封装中，这使得谐振器和更普通的计时手艺简略杀青范围化的行径制造。2）MEMS 计时家具不错在普通的频率范围内责任，更能回击振动、机械冲击和温度变化，且繁难易出现频率跨越。3）它们工整的体积和可编程的谋划使 MEMS 计时贬责决策比拟于体积更大、能耗更高的石英替代品具有更大的纯真性。4）基于 MEMS 手艺的计时贬责决策使用半导体工艺在领有高坐褥智商的晶圆厂中制造，从而杀青具有资本效益的大范围坐褥。
MEMS 时钟芯片不错说创始了精准计时的新时间。
MEMS 时钟芯片的将来远景
跟着电子系统变得愈加复杂、功能丰富和庞大，它们需要更复杂的计时系统，这些系统简略无缝集成多种漂浮器、时钟 IC 谐和振器的各式系统级组合。关于传统的石英系统来说，这种无缝集成变得愈加困难。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 时钟芯片的上风不言而喻，将在多个领域开释后劲：
（一）通讯、数据中心和企业：无线基站、有线基础设施迷惑、企业聚积、云数据中心和东说念主工智能基础设施中的通讯基础设施迷惑必须在条目严格的环境中提供高性能和踏实性，这些环境可能包括温度波动和振动。举例，由于迷惑里面数据处理密集，里面温度升高，可能需要冷却电扇，这不仅赶快转变环境温度，还会引起振动。要是迷惑中的计时贬责决策失败，数据可能会损坏或聚积可能会关闭，导致做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，计时手艺必须在汽车的人命周期内可靠地责任，且在具有振动、机械冲击、电磁滋扰和快速温度变化的环境中发达出色。工业迷惑，从工场机械到会诊迷惑，频繁浮现在温度波动、机械冲击、振动、电磁滋扰和电源噪声等环境中，MEMS 可能比传统的基于石英的贬责决策发达更好，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）的计时迷惑需要在操作经由中承受极点的振能源和温度梯度。基于石英的贬责决策可能会受到作用于统共系统的振能源的影响。
（三）出动迷惑、物联网与阔绰电子：出动迷惑的依赖性日益增长，股东了数十亿互联网连续迷惑在工业和阔绰应用中的普及。这些迷惑从智高手机和个东说念主可衣着迷惑到镶嵌家电和工业机械中的电子家具不等。好多这些迷惑需要在有限的电板供电和尺寸受限的款式因子中包装无数电子元件，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 计时贬责决策非常适应优化出动迷惑、物联网迷惑和阔绰电子迷惑中全体系统的占大地积、可靠性和功耗。
结语
苹果与英伟达在阔绰终局与算力基建两头同期落子，不仅是对 MEMS 时钟芯片这一手艺的招供，更是基于产业需求的一种反应。MEMS 时钟芯片芯片凭借其工整、低功耗和高精度的特质露出 オナニー，简略温柔将来智能迷惑和高性能聚积的需求。随源泉艺的束缚演进，基于 MEMS 的时钟芯片芯片有望在更多领域杀青冲破，成为股东产业改造的中枢能源。