【层峰观点】满足AIoT和5G时钟需求
最新更新时间：2019-12-09
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随着通讯网络不断推陈出新，不仅需要越来越快的速度，对时钟和时序需求也具备更高的标准。除了更低抖动、更低相位噪声的解决方案之外，对更大网络带宽的要求也不断推动更严格的时序同步需求。而同样具挑战性的是时钟组件必须价格合理、结构精小，而设计人员更需要更高的整合度和减少外部组件。
目前有两种新兴的应用推动着时钟技术的发展：AIoT（人工智能结合物联网）和5G行动网络。Silicon Labs（亦称“芯科科技”）时钟产品事业部总经理James Wilson先生特别撰写了一篇应用文章，帮助行业人士了解这两大新兴应用的具体时钟需求。
AIoT需要更优异的时钟解决方案
AIoT技术可满足对来自IoT传感器的数据进行实时处理的需求，尤其在要求低延迟的情况下。为了满足这种需求，AIoT将数据处理从集中式的数据中心，转移到网络边缘的新运算平台。边缘运算需要新型的低延迟IoT路由器、服务器、储存平台以及专用的机间通讯（M2M）工作负载加速器。这些应用需要频率灵活的时钟产生器、可编程振荡器和低偏移/低抖动时钟缓冲器，来进行时钟合成和分配。
在工业物联网应用中，传感器和机器视觉系统产生越来越多数据，并分布在以太网络中。另外，自动驾驶显著增加了传感器网络和实时数据处理的采用。这些应用需要以更高的带宽处理更多资料，进而提升对高效能时钟解决方案的需求。
5G要求更紧凑的同步
新的5G服务将在世界各地持续普及，以为更多用户提供更快、更高带宽的行动连接。5G的蜂巢塔台之间将更加协调来提升通话质量，并将断讯次数减到最小。
这些新的5G服务需要更高效能、更低延迟的无线接入网络（RAN）。在时钟方面，5G RAN需要蜂巢或基地站塔台有更紧凑的同步，进而推动对更高效能时钟解决方案的需求。
5G技术在智慧家庭和工业物联网具备广阔的应用前景，能将越来越多的装置连接到因特网。因此，在未来几年内，透过5G网络传输的数据量将迅速增加。这些数据大部分将储存在云端，电信网络到集中式数据中心之间需要更大的带宽连接。
选择时钟解决方案的考虑
为了满足AIoT和5G应用的需求，系统工程师在选择时钟IC或设计时钟树时必须考虑多方面因素：
- 参考时钟的效能依然至关重要，它将直接影响通信链接的质量。与系统需求相比，选择一种能为抖动或相位噪声提供显著余量的时钟解决方案会是一个好方法，可确保有线/无线传输的质量。
- 串扰是另一个考虑要素，因为通常需要多个非整数相关的时钟副本，才能为整体系统提供必要的参考时钟。最简单的做法是使用多个晶体振荡器，但最好采用更高整合度的解决方案来降低BOM成本和复杂性。在这些情况下，必须谨慎选择时钟解决方案，以确保将串扰和干扰降到最低。串扰与配置息息相关，所以每种新的时钟组合都将产生新的挑战。
- 当需要多个时钟讯号时，应该达到的最佳整合度是重要的考虑。对于简单的应用，设计人员可以选择使用一或两个基本的晶体振荡器，对于复杂的应用，则需要更多时钟和更多独特时钟。采用整合时钟产生器的解决方案通常尺寸更小、更便宜，并使设计更简易，但由于PCB设计限制和讯号完整性问题，当很难长距离路由时钟讯号时，采用多重本地时钟源也许更适当。
- 每个应用可能需要一组特定的时钟，却不容易找到适合的时钟。客制化时钟解决方案可能是最好的方法。
Silicon Labs广泛的时钟解决方案
为复杂的AIoT或5G应用评估时钟需求时，最好寻找能提供广泛时钟解决方案组合，并在高速网络和数据中心的高效能时钟技术方面拥有丰富专业知识的供货商。例如，Silicon Labs的产品组合可提供卓越的时钟树整合和抖动性能，进而为大量生产、成本敏感的设计，以及效能更高、更严格的应用实现单芯片IC解决方案。
对某些应用来说，无外部时钟参考的解决方案可能是空间受限设计的理想选择。过去一年中，Silicon Labs陆续推出广泛的时钟产生器和抖动衰减时钟产品组合，除免除对外部石英晶体的需求，简化PCB布局，同时更提升了整体系统的可靠性。这些组件特别适用于空间受限的应用，而不会像采用离散式组件解决方案时往往需担心占用空间的问题。
针对工业物联网，Silicon Labs提供各种经济高效的晶体振荡器和时钟产生器。针对自动驾驶的应用，Silicon Labs现正开发符合汽车级标准的新型时钟解决方案，该解决方案将大幅简化时钟合成和分配，同时提升系统级的可靠度。
Silicon Labs致力于提供一流的时钟解决方案，简化AIoT和5G应用中的时钟合成和时序同步。公司的解决方案提供最佳抖动和相位噪声效能以及时钟整合，让客户可采用高度优化的单芯片解决方案，有助于加速进入AIoT和5G市场。
探索更多时钟产品信息：https://cn.silabs.com/products/timing
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