本文討論的是晶體和振盪器之間的區別，以及使用振盪器而非晶體的總成本優勢。

使用晶體和MEMS振盪器時，我們必須考慮總成本。儘管晶體的單位成本通常較低，一旦計算出總成本，情況就會大不相同。

就像是我們經常遇到的晶體設計問題，比如冷啓動故障、晶體不匹配造成的振盪電路問題或無法通過EMI測試。這些問題會導致開發過程中的工程成本超支，併產生代價高昂的質量問題。此外，推遲產品發佈日期也會造成收入損失。在這些情況下，我們發現了MEMS振盪器具有幫助降低成本的幾種情況。

首先，讓我們簡要介紹一下基本知識，晶體是一種無源元件，需要與外部振盪電路相連接，而振盪器是一種集成定時解決方案，包含一個諧振器和一個振盪器集成電路。晶振（有時也稱爲諧振器）是一種移動/諧振無源元件，它與芯片（如SoC、微控制器或處理器）中的外部振盪電路相連接，從而對芯片進行計時。如下圖 1 左側所示。

圖 1：晶振 (Crystal) 和振盪器 (Oscillator) 的區別

振盪器具有降低EMI、可編程性和驅動多個負載等優點。雖然晶體的單位成本通常較低，但振盪器在總成本方面更具優勢，特別是在產量較低的情況下。

此外，振盪器更容易設計到系統中，因爲它們可以解決常見的時序設計問題，如冷啓動故障、晶體不匹配導致的振盪電路問題和無法通過EMI測試等問題。在部分產品中，振盪器是基於硅的，而不是傳統的石英晶體。這種結構實現了堅固耐用的“即插即用”振盪器，不僅靈活，而且非常易於在系統中進行設計。

振盪器更容易設計到系統中，因爲它們的功能和特性可以解決常見的、通常也是很難解決的時序設計問題。我們根據部分線元器件商城對具有相同輸出頻率、穩定性和封裝尺寸的XTAL和XO的定價，列出了一些總成本示例。然後，我們再加上解決問題所需的工程工時成本（按每小時100美元計算）。

根據產量和工程時間，每種情況都有不同的斷點。一般來說，當產量很高時，使用晶體進行設計的成本較低，設計成本可在大量生產中攤銷。相反，當產量不是成千上萬時，使用振盪器的成本較低。不過，事情還不止這些。

以下例子中沒有考慮的是項目設計延誤造成的機會成本（收入損失），這在某些市場中可能是巨大的。在某些情況下，外部服務和測試會產生額外費用，這些費用也可能很高。此外，還有其他一些附加費用。其中包括電路板重新封裝所需的額外材料和元器件費用、晶體（而非振盪器）所需的負載電容器成本，以及電容器所佔用的額外電路板空間－所有這些都進一步使等式向使用振盪器傾斜。

爲簡單起見，在以下示例中，我們只包括定時元件的成本和糾正晶體問題的工程時間。

1. 晶體與振盪器的成本對比－冷啓動故障

與晶體不同，MEMS振盪器不存在啓動問題。在該客戶的案例中，需要15個小時的工程工作來糾正晶體的啓動問題。在這裏，通過相對快速的修復，當產量達到或低於6,500臺時，使用MEMS振盪器的成本效益就會顯現出來。換句話說，除非生產量非常大，否則從長遠來看，使用晶體需要支付更多的費用。

2. 晶體與振盪器的成本對比－晶體不匹配導致振盪器故障

由於振盪器是一種集成解決方案（將諧振器和振盪器IC集成在一個封裝中），因此消除了匹配誤差。設計人員無需擔心晶體運動阻抗、諧振模式、驅動電平或其他配對考慮因素。在該客戶的案例中，需要花費40個小時的工程設計工作來糾正匹配問題，在數量約爲17,000或更少時，使用振盪器的成本更低。

3. 晶體與振盪器的成本對比 - EMI 合規性故障

時鐘通常是系統中產生EMI（電磁干擾）的最大因素，它可能導致原型無法通過符合性測試。MEMS振盪器可以提供多種技術，可快速、輕鬆地降低EMI。其中一種技術是展頻。另一項功能是FlexEdge™，這是一種可編程功能，用於調整時鐘信號的上升/下降時間（迴轉率）以降低EMI。

作爲一種無源器件，晶體不具備這些降低EMI的功能。如果設計人員需要使用屏蔽或在晶體中添加擴頻時鐘發生器集成電路，就會增加費用和電路板空間。此外，租用消聲室進行額外測試可能會再增加3000美元或更多。重新設計電路板和重新測試可能需要50個小時的工程設計工作，因此在產量約爲23500或更少的情況下，使用MEMS振盪器更爲有利。這還不包括上述額外的材料和測試設備成本。

除直接成本外，還有其他因素會影響使用晶體進行設計的成本。例如，振盪器可以驅動多個負載。這意味着一個振盪器可以取代多個晶體，而多個晶體只能爲一個器件提供定時信號。

此外，MEMS振盪器基於可編程架構，可在非常寬的範圍內隨時提供任何頻率、穩定性和電壓。這爲設計人員優化設計提供了極大的靈活性。事實上，可編程振盪器可由主要分銷商編程，甚至可由客戶在自己的實驗室中使用Time Machine II進行編程。

如果需要更改規格，可編程性還可以降低鑑定工作的成本。之所以能夠節省成本和時間，是因爲MEMS振盪器（編程前）可生成數百萬個零件編號。一旦基本部件合格，就可以對其進行配置，以支持各種不同的規格。

最大的間接節約之一可能是更高的質量和可靠性。可編程MEMS振盪器的DPPM小於1，MTBF（平均無故障時間）超過20億小時，是典型石英器件的50倍。此外，與石英晶體相比，可編程MEMS振盪器在衝擊和振動下的存活率要高得多。

石英晶體的故障率較高，會在很多方面增加成本，例如用於根本原因分析的額外資源成本或額外的服務和更換成本。而且，質量問題對品牌聲譽造成的損害會對公司產生巨大而持久的負面影響。

使用振盪器代替晶體可以在許多方面降低成本。爲什麼不省去所有麻煩和額外開支，而使用振盪器呢？當採購工作專注於降低元件成本時，請記住，從長遠來看，着眼全局才能最終節省成本。