MCU為什么內(nèi)部不集成晶振

作者： Firefly 2021-03-03 08:32:43

商務(wù)辦公

早些年，芯片的生產(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M(jìn)芯片內(nèi)部，但是現(xiàn)在可以了。這個(gè)問題主要還是實(shí)用性和成本決定的。

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01MCU為什么不集成晶振

本文將用STM32代替MCU。

原因1：早些年，芯片的生產(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M(jìn)芯片內(nèi)部，但是現(xiàn)在可以了。這個(gè)問題主要還是實(shí)用性和成本決定的。

實(shí)用性：如果封裝進(jìn)入STM32內(nèi)部，不利于不同客戶更換不同頻率晶振。

成本：把晶振封裝進(jìn)STM32內(nèi)部成本提高，售價(jià)提升，不利于產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

原因2：封裝進(jìn)STM32內(nèi)部，必將使芯片面積增大。芯片面積大小也是廠商考慮的一個(gè)因素，在各方面考慮的情況下，芯片要盡可能的小一些。

原因3：STM32內(nèi)部是有“晶振”的，與其說是晶振，不如說是RC振蕩電路。在《STM32F207時(shí)鐘系統(tǒng)解析》文中，提到高速內(nèi)部時(shí)鐘和低速內(nèi)部時(shí)鐘。詳細(xì)信息請(qǐng)看《STM32F207時(shí)鐘系統(tǒng)解析》文章。

在時(shí)鐘樹中的位置。

STM32F207內(nèi)部已經(jīng)提供了32.768MHz的低速內(nèi)部時(shí)鐘，一般用于RTC。還有一個(gè)16MHz的高速內(nèi)部時(shí)鐘，這個(gè)時(shí)鐘精度較差，但是一些應(yīng)用場(chǎng)景，使用高速內(nèi)部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片是足夠的。

所以基于實(shí)用性和成本考慮，STM32并不會(huì)將晶振集成進(jìn)入芯片內(nèi)部。

02外圍電路問題

看了上文，大家對(duì)于芯片外圍電路不集成進(jìn)入芯片內(nèi)部的原因，大概了解了。除了上文提到的原因，還有一些其他原因?qū)е峦鈬娐凡荒芗蛇M(jìn)入IC內(nèi)部。下面簡(jiǎn)單舉幾個(gè)常見的例子說明一下。

2.1、濾波電容

濾波電容的大小從幾百nF~2000uF不等。由于一般電源為中高壓(不是1.xV)，所以如果在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，大致有MV_MOSCAP/MOM/ MIM3種。一般來說，2fF/um2是一個(gè)正常的值，也就是說，要實(shí)現(xiàn)100nF的電容，我得付出50mm2的面積代價(jià)。面積的增加，必將導(dǎo)致成本上升，是不劃算的。大部分的應(yīng)用是很在乎成本的，而不在乎PCB板子大一點(diǎn)，接幾個(gè)下圖的接插件的電容。

2.2、變壓器

壓器一般只在隔離層和電源領(lǐng)域使用，但目前的集成電路工藝如果要集成磁芯，難度極高。沒必要集成，目前技術(shù)是不支持集成進(jìn)入IC內(nèi)部的，集成進(jìn)入也會(huì)影響到其他部件的工作。

2.3、電感

電感的主要應(yīng)用場(chǎng)景是電源里面的續(xù)流需求，經(jīng)過它的電流動(dòng)輒幾安培，芯片內(nèi)部要走安培級(jí)的電流得付出1mm粗的代價(jià)，且這個(gè)1mm還得精密的圍成線圈，工藝實(shí)現(xiàn)有一定難度，并且成本上升太過恐怖。不要說MCU這樣的主控芯片，大家數(shù)據(jù)的DCDC芯片，都需要將電感外置。以SY7152ABC型號(hào)DCDC芯片為例，電路圖如下