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京瓷推出30fs超低抖动振荡器,提速AI数据传输

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京瓷株式会社已成功研发并开始量产电子元器件“差分时钟晶体振荡器”全新“X系列”产品。该系列产品实现了相位抖动低至30fs(飞秒)的低噪声特性,已于2026年1月正式投入量产。京瓷自今年1月起,以月产20万件的规模启动量产,后续将进一步强化量产体系,计划于今年6月将月产能提升至200万件,以此响应因生成式AI全面普及而持续蓬勃发展的AI服务器市场需求。

开发背景

目前,智能手机等民用设备中普遍使用的时钟晶体振荡器,主要采用单波输出模式,而差分时钟晶体振荡器则采用双波输出模式。接收端通过读取这两个信号的差值作为有效信号,从而具备较强的抗噪声能力,能够实现稳定的信号传输,适用于高速、远程通信场景。

近年来,随着5G网络的普及以及AI数据中心的提速升级,网络设备及服务器领域对更高速、可靠性更强的数据通信需求日益迫切。在高速通信场景中,噪声及信号偏差会导致比特差错。因此,市场对具有“低相位抖动特性”——即信号时序偏差(相位抖动)更小的高精度差分时钟用晶体振荡器的需求日益增长。

此次京瓷推出的“X系列”产品,正是一款实现了相位抖动30飞秒(fs)低噪声性能的差分时钟用晶体振荡器。

开发背景

差分时钟晶体振荡器“X系列” 产品简介

X系列

尺寸

2.0mm×1.6mm×0.5mm (MAX.)
2.5mm×2.0mm×0.5mm (MAX.)
3.2mm×2.5mm×0.5mm (MAX.)

生产工厂

日本山形县东根工场

工作温度范围

-40~+85℃ / -40~+105℃

输出频率范围

100 / 125 / 156.25 / 312.5MHz

输出类型

LV-PECL / LVDS

频率允许偏差*

±15×10-6/ -40~+85ºC, ±20×10-6/ -40~+105ºC

电源电压

1.8 / 2.5 / 3.3 V (1.8V仅支持LVDS输出)

电流消耗
(Typ: Typical)

29mA (Typ. LV-PECL 输出) / 156.25MHz
14mA (Typ. LVDS 输出) / 156.25MHz
45mA (Typ. LV-PECL 输出) / 312.5MHz
23mA (Typ. LVDS 输出) / 312.5MHz

相位抖动

40fs (Typ.) / 156.25MHz
30fs (Typ.) / 312.5MHz

*包含初始偏差@25℃、工作温度特性、电源电压波动、负载电容变化、经年老化1年@25℃、以及振动、冲击影响。

 

术语解释

  1. 相位抖动:时钟晶体振荡器信号的时间偏差。
  2. 30fs:表示晶体振荡器信号时序的单位-飞秒(femto,10-15秒,即1秒的千万亿分之一)。
  3. 比特差错:传输或保存数据时产生的数据错误。

 

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产品特点

相比传统产品,功耗降低约42%

实现30fs超低相位抖动

实现30飞秒的相位抖动的关键在于同时确保稳定的晶体质量与高性能IC(高性能集成电路),京瓷“X系列”产品,通过将半导体光刻工艺、离子体CVM微元件加工工艺实现的小型元件设计技术与集成电路(IC)相结合,成功实现了30飞秒的低相位抖动。与同频段传统产品相比,该系列产品相位抖动降低约25%,有助于减少高速通信中的比特差错。

 

相比传统产品,功耗降低约42%

通过采用新型差分输出振荡IC,有效降低了功耗,将为AI服务器等设备的节能化做出重要贡献。在本系列产品156.25MHz(LV-PECL输出)规格下,功耗从传统产品的典型值50mA大幅降低至典型值29mA,降幅达42%。

 

 

型号

输出频率(MHz)

功耗(mA)

X系列

KC2016X156.250P3GK00

156.250363

29.801

F系列(现有产品)

KC2016F156.250P3GK00

156.249871

48.921

平台结构

实现小型化2016至3225型号的全面覆盖

本产品同样采用了京瓷特有的平台结构——将晶体与IC组成的小型头部单元与IC一体化小型头部单元,搭配金属配线底部基座,实现小型化2016至3225型号的全面覆盖。

主要用途

AI服务器、光传输、存储相关设备、车载ADAS设备等。

AI服务器
光传输
存储相关设备
车载ADAS设备