大数据时代的突破性TI 体声波(BAW)技术
时钟信号常用于同步电路，保证着相关电子组件得以同步运作。被形容为电子产品的心脏，可见时钟对电子产品的重要性。
传统的时钟使用石英晶体通过晶体振荡产生电子心跳，实现精确的节奏。但这些晶体的成本昂贵、易磨损，从而影响其精准性，并且开发过程复杂，占用PCB面积较大，种种弊端证明，传统的石英晶振器件已经不能满足当今大数据爆发的物联网时代。
5G时代已经来临！全球系统之间的大数据传输速度日益加快，对时钟信号有着苛刻的要求，如何解决每秒18Gdps的传输速度，已经成了众多芯片厂商急待解决的问题。
2019年2月28日，德州仪器TI在北京金隅喜来登酒店召开新品发布会，宣布推出突破性基于体声波(BAW)技术的全新嵌入式处理器和模拟芯片。该产品非常适合应用在下一代无线物联网和通信基础设施的设计中。
德州仪器本次推出的采用TI BAW技术开发出的两款设备分别是CC2652RB SimpleLinkTM无线微控制器（MCU）与LMK05318网络同步器时钟。它们将帮助系统设计师简化设计逻辑，缩短产品上市时间，同时实现稳定、简化和高性能的数据传输，从而可以降低潜在的整体开发和系统成本。
体声波（BAW）技术
BAW（bulk acoustic wave）又被成为体声波，这项技术其实早就在滤波器中得以应用。但是，在无线通信正朝着高通信频率、高传输速率、高密集复用和高集成化方向发展的过程中，谐振器技术也出现了瓶颈，其中谐振器的集成化是问题的关键。在过去，BAW谐振器技术常被用于过滤诸如智能电话之类的通信技术中的信号，而TI则是首次将这项技术用在了集成时钟功能。TI半导体事业部中国区业务拓展总监吴健鸿介绍：“使用BAW技术做时钟，最主要的原因，还是因为在数据在高频进行传输时，需要更稳定的滤波，BAW技术在高频段性能表现是最好的。同时，TI BAW技术基于硅而设计，很容易和其他产品进行对接。”
BAW器件的结构非常简单，通常是由在硅衬底上的三明治压电堆构成，其中三明治压电堆由下电极、压电薄膜和上电极构成，利用声纵波在下电极、压电薄膜、上电极的三明治结构中反射形成驻波谐振。
TI BAW谐振器技术中心层是压电材料。当为该器件施加频率，会导致机械结构震动，此时，层结构将捕获产生的能量，BAW谐振器的关键属性是具备存储结构内的最大声能，用于获得高电气Q因子值。
顺着5G高频趋势 BAW有望在2022年取代SAW
随着移动设备对网络频段数量的支持不断升级，RF射频前端的关键部分一一滤波器市场前景广被看好。
随着多频段、载波聚合和共存干扰的需求及要求愈发严格，滤波器在可调试宽带技术尚不成熟的情况下，个数会明显增加。通常来说，多个频段需要多个滤波器进行前端射频信号的处理。
在技术层面，滤波器在RF射频前端的重要性也日渐凸显。滤波器的职责，主要是让频带内的有用信号通过天线到达蜂窝基站，并滤除掉频带外的杂散信号。这些“杂散”信号包括来自附近频段的信号干扰，就像我们听收音机时，在某个频段会偶尔掺杂进来其他频道的信号，这就是滤波器”失职“所造成。又比如，我们在打电话时，偶尔会断线或者声音不清晰等，也多少跟滤波器的作用发挥失常有关系。
从滤波器技术的发展进程来看，SAW(声表面波)Filter和BAW(体声波)Filter分别代表着不同阶段的技术方向。
若分析两种滤波器技术的优劣，首先看SAW滤波器。从SAW Filter的频率公式f=v/λ(v指速率，约3100m/s，λ指IDT电极之间的间距)可以看出，频率越高，要求的IDT电极之间的间距越小，而实际上间距不能太小，这就导致SAW Filter并不太适合2.5GHz以上的频率，而且，很小的间距(高频率)下电流密度太大(高功率)会导致电迁移和发热等问题。而SAW Filter对温度变化又比较敏感，其性能会随着温度升高而变差，虽然可通过在IDT上增加保护涂层来解决，但增加的涂层又会使工艺变得复杂，成本也会增加。
其实，SAW滤波器的最好应用范围是2.0GHz以内，功率小于33dBm。目前SAW工艺也有了长足的进步，甚至可以应用到2.4GHz频段。但相比之下，BAW滤波器最大可以工作到20GHz，功率可以接近40dBm(10W)，且对温度变化不敏感，具备“插入损耗小、带外衰减大”等优点。并且，BAW Filter的制造工艺也非常符合现有的IC制造工艺，适合和其他的active电路做整体的结合。不足之处在于，BAW滤波器成本高，另外因为Q值高，量产一致性是个致命的挑战。
综上来看，SAW Filter的优势在于成本低，技术成熟且产品一致性高，不足是工作的频段有限(2.5GHz以内)，且对温度变化敏感。而BAW Filter则刚好相反，优势在于可在高达20GHz的高频工作，对温度变化不敏感，插入损耗小，带外衰减大，不足则在于成本高、一致性差。但从整体技术发展趋势来看，BAW Filter是用于接替SAW Filter的新一代滤波器技术，并已经开始应用于苹果手机等高端移动设备中。
由于BAW的结构分BAW—SMR和FBAR，因此BAW-SMR和FBAR作为BAW的分支，同样具备BAW的所有优点，特别是FBAR滤波器技术备受国际大厂青睐。BAW Filter在高端智能手机上的应用正在成为趋势，不过这并不说明SAW Filter就完全失去了市场。相反，在一定时期内，SAW仍将占据中低端市场绝大部分市场份额，除了移动通信领域，2.4G Wi-Fi传输对于SAW的需求依然相当大，这几年依然会有可观的市场占有率。
BAW并不会完全取代SAW，二者会分别在中高频和低频发挥出最佳的性能优势，并长期并存。相比于SAW，BAW的优势在于中高频段的性能优势，如更小的插入损耗、更高的带外抑制等。但近几年，SAW的工艺也在不断提升，如高品质因素SAW以及温度补偿SAW等。简言之，2GHz以下SAW的市场占有率仍比较大，但2GHz以上BAW的市场占有率会比较高。
用于计时的TI BAW谐振器技术
了解TI的体声波时钟技术如何降低振动并简化下一代通信系统中的设计。
下图显示了分组交换电信网络生态系统，其中包括5G无线基础设施和400-Gbps交换机以及在网络边缘及其核心之间传输数据的路由器。
分组交换电信网络
BAW谐振器是一种高品质因数（高Q值）谐振器，它取代了网络同步器IC中常见的传统电感器 - 电容器振荡器。它是一种类似于石英晶体的薄膜谐振器，夹在金属薄膜和其他层之间，以限制机械能。结果实现了无比强大性能的高-Q，超低噪声谐振器。
为什么这种性能对5G和400-Gbps网络至关重要？
400-Gbps收发器使用四级脉冲幅度调制（PAM-4）方案来传输数据。与传统的非归零调制方案相比，该数据调制方案在相同带宽上实现更高的数据速率。像光互联网论坛通用电气接口和电气和电子工程师协会802.3bs这样的400-Gbps标准对PAM-4发射机具有非常严格的发射振动需求，仅将整个发射机抖动的一小部分分配给网络同步器生成 参考时钟。
采用56G PAM-4串行器/解串器（SerDes）解决方案的交换机应用专用IC供应商要求在12 kHz至20 MHz频段内最大集成参考时钟抖动为150 fs均方根（RMS）。采用TI BAW谐振器技术的网络同步器时钟，例如LMK05318，通常具有小于60 fs（156.25-MHz载波）的集成RMS抖动（12 kHz至20 MHz），如图所示。这种性能水平可以帮助设计人员为他们的系统提供面对未来的保障。
来自LMK05318网络同步器时钟的156.25 MHz输出时钟
现在，关于5G应用中的无线电，5G新无线电标准规定了低于6 GHz的新频带，并扩展到毫米波频率。虽然低于6 GHz是现有长期演进（LTE） - 高级功能的进步，但真正的挑战在于毫米波设计，其中更多连续带宽可用于传输大量数据。参考时钟损伤（例如相位噪声）可能导致调制信号失真，这在毫米波设计的较高频率和较宽带宽特性中成为问题。