在過去60年中，石英晶振是時鐘市場的主流技術，但其受到石英材料和傳統制造工藝的限制，越來越難以滿足目前微型化電子系統的需求。微納技術制備的硅基的MEMS諧振器具有易于系統集成、高性能、成本低等優勢，在生產工藝和組件結構上，更符合現代電子產品的標準，是對石英產品的升級換代，將帶來巨大的市場變革?；贛EMS諧振器可以開發出各種射頻器件，如高性能振蕩器、窄帶濾波器、混頻器等，其具有優秀的器件特性和集成化、低成本的優勢，滿足新型射頻系統的需求。MEMS振蕩器正以120%的年增長率，逐漸取代石英晶體振蕩器。與石英晶體相比，MEMS振蕩器的封裝很小，而且價格相對更實惠，特別適合消費電子產品和汽車電子領域。開始占據石英晶振中端產品的市場，正在逐漸向高端和低端產品市場擴展。目前全球時脈市場規模達50億美元，MEMS振蕩器正處于起步階段，市場占有率在4%左右，但年復合成長率高，具有巨大的發展潛力。
目前中國科學院半導體研究所掌握了高性能MEMS振蕩器從器件設計、加工，到后端封裝測試及外圍驅動電路的整套成熟技術。采用微納加工技術大規模制作了射頻MEMS諧振器，具有基頻覆蓋MHz到GHz，Q值大于8000等性能優勢，真空鍵合封裝后器件Q值可大于10000。還利用MEMS諧振器構建高Q值點阻濾波器，耦合超窄帶濾波器等器件，百分比帶寬小于1%。與振蕩電路電路集成構成高性能MEMS振蕩器，具有低相位噪聲，高線性頻率溫度特性，優秀的穩定度，短期穩定性達到±0.5 ppm。這些性能達到國際先進水平。
項目課題來源于國家自然科學基金重點項目“集成高性能微納機電射頻諧振器件研究”，項目號61234007，總經費310萬元，執行年限2013年1月-2017年12月。

    微納射頻MEMS諧振器件是基于微機械諧振原理和硅基集成加工技術制備的新型諧振器件，如MEMS諧振器、MEMS振蕩器、MEMS濾波器等，作為重要的時鐘器件和頻率控制器件廣泛應用于所有電子系統中。傳統石英晶體振蕩器采用石英材料切割加工制備，器件難以微型化、集成化且成本較高。在硅基集成電路發展的趨勢下，石英晶體振蕩器將被取代。而MEMS諧振器、振蕩器采用硅材料制備，具有可集成、微型化、低功耗等優勢，是取代石英晶振的重要技術。隨著電子行業對MEMS振蕩器接受度的提升，MEMS振蕩器產品將迎來爆發性的增長。
微納射頻MEMS諧振器件在器件原理，結構設計和制備工藝、驅動電路等方面與傳統器件有本質的區別。中科院半導體所具有新型MEMS諧振器、振蕩器、濾波器等從器件設計、微納加工工藝、到后端封裝測試及驅動電路的整套自主知識產權和專利。

    國內尚未有MEMS諧振器、振蕩器等產品，微納MEMS諧振器件在結構設計、工藝制備和驅動電路設計等方面具有很高的技術難度，需要長期的研究積累才能突破，有很高的技術壁壘，在技術上難以被復制。中科院半導體所國內首家采用微納加工技術大規模制作了射頻MEMS諧振器件，基頻覆蓋MHz到GHz，具有高基頻，多頻率，Q值大于8000等性能優勢，真空鍵合封裝后器件Q值可達到11000。與振蕩電路電路集成構成高性能MEMS振蕩器，具有高性能驅動電路的設計和制備技術，實現低相位噪聲，高線性頻率溫度特性，優秀的穩定度。

    由于微納MEMS諧振器件采用硅基材料制備，兼容集成電路加工工藝，可轉移到半導體代工廠和MEMS代工廠進行批量化制備，可實現成本的大幅下降，同時具有高頻、高Q、可集成、低功耗等優勢，相比現在的石英諧振器件的加工成本和性能，有很大的優勢。將大幅占領傳統石英晶振市場份額，較大的利潤空間。

    中科院半導體研究所楊晉玲研究員具有15年以上的MEMS器件和產品的研發和項目管理經驗。有多年微納技術的開發經驗，依托中科院半導體所的科技平臺，獲得了國家自然基金重點項目、科技部973項目等資助，研發經費近千萬元。長期開發了多種新型MEMS諧振器和振蕩器，性能和國外產品相當，部分指標優于國外產品。申請中國發明專利24項，十余項授權。具有雄厚的技術儲備。研究團隊由多名副研和助研構成，長期進行MEMS諧振器件的技術開發，具有很強的持續創新能力。

    近年來，以美國斯坦福和伯克利大學為代表的研究機構在射頻諧振MEMS器件方面取得很大進展。成功研制了工作在1.5 GHz、Q值大于10000的MEMS諧振器，并在此基礎上研制了射頻濾波器和振蕩器。美國Sitime公司為代表的國外MEMS器件企業，推出了 MEMS振蕩器產品，出貨量正大幅增長。本項目在國內首次實現高性能MEMS諧振器、振蕩器等射頻諧振電子器件的規?；苽?，打破國外公司的技術壟斷。擁有高頻率、高Q值MEMS諧振器件的設計、加工、封裝、測試等整套技術。大規模、高成品率的制備了多種新型MEMS圓盤諧振器，成品率大于90%。諧振器可實現MHz到GHz的頻率輸出，Q值大于10000，可直接轉移代工廠進行批量生產。諧振器和高穩定性驅動電路實現MEMS振蕩器，具有高穩定性、低噪聲、低功耗等特性。振蕩器短期頻率穩定度達到± 0.5 ppm，中期穩定度為 ± 4 ppm。艾倫方差噪底為0.01 ppm，MEMS振蕩器的近載波相位噪聲可以與一般的石英晶振（幾十個ppb）相比。振蕩器相位噪聲在10 kHz達到-128 dBc/Hz，性能與國際最好指標相當。MEMS濾波器可實現超窄帶濾波特性，百分比通帶帶寬小于1%。相比國外MEMS諧振器件，在器件的頻率、品質因子、穩定性和加工成本等指標上有較大的優勢。MEMS諧振器是對石英產品的升級換代，正逐漸取代石英晶體振蕩器。

    06、正樣級：測試合格、工藝固化、圖紙修改完成

    射頻MEMS諧振器件作為重要的時鐘器件廣泛應用于所有電子系統中。MEMS振蕩器采用硅材料制備，具有可集成、微型化、低功耗等優勢，是取代石英晶振的重要技術。近年來，美國推出商用MEMS振蕩器等產品，具有高穩定性，高集成度等特性，開始在應用于消費電子行業和汽車領域，在全球開始占領石英時鐘器件的市場，對高端日本石英振蕩器供應商帶來很大沖擊。從2014年至2019年，MEMS振蕩器市場正處于上升期，年增長率將超過100%。隨著電子行業對MEMS振蕩器接受度的提升，MEMS振蕩器產品將迎來爆發性的增長。
中科院半導體所具有國內最領先的MEMS諧振器件研究水平。開發了成熟的微納諧振器和加工工藝，設計高性能驅動電路，大幅提高器件穩定性，具有MHz-GHz的諧振頻率同時Q值大于10000，其性能與國外產品相當，部分指標如基頻、穩定性等高于國外產品。本項目的諧振器件將在競爭中占據較大的優勢，計劃占領國內時鐘市場30%-50%的份額。

    本項目屬于新型電子元器件的生產制備技術，擁有全部自主知識產權，包括MEMS器件的設計、制作、集成封裝生產等關鍵環節，因此在擁有先進、可靠的技術外，低廉的成本也是一大優勢。最終產品的單位成本取決于市場銷量。獲利的模式主要由知識產權授權和產品銷售兩種：
1.我們擁有成熟的MEMS諧振器和振蕩器的IP，為用戶的芯片提供可集成的IP核授權，使其在芯片中集成MEMS振蕩器，以專利使用費的形式獲取利潤。
2.為低成本產品提供現成的高性能MEMS諧振器和振蕩器，作為獨立的產品銷售給行業用戶，取代石英振蕩器，以銷售的模式獲取利潤。
3.為高端產品提供高性能的MEMS振蕩器定制服務，根據用戶需求設計新型振蕩器產品，實現其產品性能的顯著提升，以服務和銷售的模式獲取利潤。

    MEMS諧振器產品在國內屬于前沿高新技術。諧振器、振蕩器等器件可直接取代石英晶振，具有穩定的市場需求，可與國內電子元器件分銷商、代理商進行合作，在其代理石英晶振的同時，向客戶推薦MEMS振蕩器產品，提高本項目器件的知名度和影響力，從而達到一定的市場占有率，開拓國內市場，國內市場占有率較高后，再進行國外市場開發。MEMS諧振器產品由集成電路代工廠代工制備，集成化、批量化的成本較低，可接近于傳統石英晶振定價，但性能更優。