时钟旗子暗记是时钟芯片的根本,时钟旗子暗记就像脉搏一样,按照相对稳定的韶光间隔连续发出,单位韶光内产生的脉冲次数就叫频率。人体的脉搏是由心脏的紧缩和舒张产生的,时钟旗子暗记则是由作为压电材料的石英晶体在被施加电场后产生机器震荡,当该机器震荡和施加的电场频率同频时产生谐振频率,进而变为时钟旗子暗记,这种旗子暗记也叫原始时钟旗子暗记,由晶体和振荡电路组成的能产生原始时钟旗子暗记的器件就叫晶振,下图为范例的晶振事理,C和E之间夹一颗石英晶体,就构成了一个大略的晶振。
上述晶振产生的原始旗子暗记频率较低,一样平常是几MHz到几百MHz,频率比较低,我们平时常用的电脑,CPU主频一样平常都要1GHz以上,并且知足各种芯片事情的的所需的频率也各不相同,因此原始时钟旗子暗记无法直策应用,须要通过时钟发生器(也叫时钟频率合成芯片),给原始时钟旗子暗记提高频率,并把单一频率的输入变成多频率的输出,这个中的核心部件叫锁相环(Phase-locked loop,简称PLL),它的由鉴相器(也叫相位比较器)+低通滤波器+压控振荡器+分频器组成,比如输入100MHz的旗子暗记,要让它输出1600MHz的旗子暗记,则须要把输出的1600MHz的旗子暗记通过16倍分频率拆成100MHz反馈给相位比较器,相位比较器比较出差异,通过低通滤波器后,让压控振荡器去调节输出,肃清差异,下图为锁相环事情事理,感想熏染一下即可。

经由时钟发生器后能产生各路不同频率的输出,有些种别芯片的事情频率相同,因此须要多路同一频率的输出,这个时候我们须要时钟驱动器,也叫时钟缓冲器(Lock buffer),来把一起频率的输入,复制为相同频率的多路输出。

以上由晶振、时钟产生器、时钟驱动器三类共同组成了一个产生可利用时钟旗子暗记的最基本的环路,也是时钟旗子暗记芯片的基石。
在这个根本上,由于在芯片内外部须要实现旗子暗记同步,尤其是在通讯网络中,须要时钟旗子暗记相位同步,确保同步分布式网络通讯中各个结点的实时时钟同步,知足整体网络时钟频率需求,又产生了时钟同步芯片;同时,在时钟旗子暗记传输过程中,由于相邻周期间会产生时钟抖动,实际频率周期和空想频率周期之间会产生差异的抖动,噪声功率相对付旗子暗记总功率来说也会产生抖动,为了降落抖动和降落噪声,又产生了去抖时钟芯片;其余还可以通过对晶体震荡次数计数,将其转换为时分秒用于计时,这种由晶振和RTC(Real-time clock)芯片构成的叫实时时钟。
以上六类(时钟源、时钟发生器、时钟驱动器、时钟同步芯片、去抖时钟芯片、RTC时钟芯片)共同构成了时钟芯片的大家族,他们结合起来事情如下图所示:
从运用上来看,险些所有利用芯片的地方都须要时钟芯片,但是根据对芯片频率和精度哀求不同,各运用所需的时钟芯片种类略有差异,从大类上讲,时钟芯片紧张运用在通信领域、汽车、消费电子等领域。
以通信基站为例,BBU/DU 和RRU/AAU 均须要一颗时钟同步芯片,一个宏基站与小基站均须要1 颗实时时钟RTC 芯片与1 颗时钟同步芯片,下图通信基站中时钟芯片运用的示意图:
在汽车电子领域,时钟产品紧张利用在娱乐与远程通信系统、安全电子系统、胎压监测系统、安全电子系统、车身材系、高等驾驶员赞助系统、电池管理系统中。随着汽车的电动化、智能化、网联化趋势越来越明显,新能源汽车渗透率的不断提升,汽车内部电子元件的种类和运用数量也不断提高,直接推动时钟产品市场需求,在汽车内部通信速率越来越快,在车载serdes速率逐步提高的背景下,对去抖时钟芯片的需求也相应增加,下图为中高端汽车对时钟芯片的需求图:
在智能水表,电表,IoT等领域,对RTC时钟芯片的需求量较大。
从环球市场规模来看,根据第三方数据综合可知,时钟发生器规模约60亿公民币,时钟驱动器21亿公民币旁边,时钟同步芯片10亿公民币旁边,去抖时钟芯片近50亿公民币旁边,RTC时钟芯片环球规模近120亿公民币旁边。合计是近300亿的蛋糕。
从市场竞争格局来讲,晶振已经发展了很多年,属于成熟行业了,市场格局已经形成日本台湾最强,霸占高端市场,海内霸占低端市场,但也以产能过剩,环球排名前三的企业分别是台湾晶技(TXC)、日本Epson、日本NDK(苏州有工厂),合计霸占环球30%的份额,海内有惠伦晶体,泰晶科技等上市公司,晶振领域一级市场可以投资的机会不大。
时钟芯片国产化率较低,由于其技能含量较高,涵盖设计和制造,基本上是半导体热潮之后才开始发展起来,国产替代还属于起步期,目前还没有跑出一家上市公司,作为一个蛋糕并不小的市场,还是很值得期待,通过翻阅宁波奥拉的招股解释书,我们可以理解到大概格局如下:
详细到海内的企业,目前龙头的两家分别是大普技能和奥拉电子,均在报告IPO的过程中,大普技能成立较早,紧张做专用时钟芯片(ASIC)和RTC芯片,在通信和汽车领域耕耘较深,有望成为首家时钟领域IPO的内资公司;宁波奥拉成立较晚(2018年),由双城药业董事长王成栋操盘,依赖引进国外的技能,在技能含量最高的去抖时钟芯片上发力,抱上了华为的大腿,产品用在了5G基站上,但由于其产品过于单一,股权勉励过于激进,导致公司财务数据不太好看,在如今IPO严审核的环境下,能否闯关成功,变数还是蛮大。中间梯队的包括有容微,发展很猛,得到了中芯聚源、毅达、海旺等明星成本加持,走得也比较快;其余还有新港海岸、赛思电子、核芯互联、锐星微等也都在虎视眈眈着时钟芯片的市场,近两年还有华时嘉库、极景微等新入场的选手,基本上形成了第一第二和第三梯队。
可以肯定的是,这个赛道的格局还没有形成,各家都在你追我赶,谁是末了赢家还有待不雅观察,我们期待时钟芯片的国产替代来的更快更猛一些。










