在过去60年中，石英晶振是时钟市场的主流技术，但其受到石英材料和传统制造工艺的限制，越来越难以满足目前微型化电子系统的需求。微纳技术制备的硅基的MEMS谐振器具有易于系统集成、高性能、成本低等优势，在生产工艺和组件结构上，更符合现代电子产品的标准，是对石英产品的升级换代，将带来巨大的市场变革。基于MEMS谐振器可以开发出各种射频器件，如高性能振荡器、窄带滤波器、混频器等，其具有优秀的器件特性和集成化、低成本的优势，满足新型射频系统的需求。MEMS振荡器正以120%的年增长率，逐渐取代石英晶体振荡器。与石英晶体相比，MEMS振荡器的封装很小，而且价格相对更实惠，特别适合消费电子产品和汽车电子领域。开始占据石英晶振中端产品的市场，正在逐渐向高端和低端产品市场扩展。目前全球时脉市场规模达50亿美元，MEMS振荡器正处于起步阶段，市场占有率在4%左右，但年复合成长率高，具有巨大的发展潜力。
目前中国科学院半导体研究所掌握了高性能MEMS振荡器从器件设计、加工，到后端封装测试及外围驱动电路的整套成熟技术。采用微纳加工技术大规模制作了射频MEMS谐振器，具有基频覆盖MHz到GHz，Q值大于8000等性能优势，真空键合封装后器件Q值可大于10000。还利用MEMS谐振器构建高Q值点阻滤波器，耦合超窄带滤波器等器件，百分比带宽小于1%。与振荡电路电路集成构成高性能MEMS振荡器，具有低相位噪声，高线性频率温度特性，优秀的稳定度，短期稳定性达到±0.5 ppm。这些性能达到国际先进水平。
项目课题来源于国家自然科学基金重点项目“集成高性能微纳机电射频谐振器件研究”，项目号61234007，总经费310万元，执行年限2013年1月-2017年12月。

    微纳射频MEMS谐振器件是基于微机械谐振原理和硅基集成加工技术制备的新型谐振器件，如MEMS谐振器、MEMS振荡器、MEMS滤波器等，作为重要的时钟器件和频率控制器件广泛应用于所有电子系统中。传统石英晶体振荡器采用石英材料切割加工制备，器件难以微型化、集成化且成本较高。在硅基集成电路发展的趋势下，石英晶体振荡器将被取代。而MEMS谐振器、振荡器采用硅材料制备，具有可集成、微型化、低功耗等优势，是取代石英晶振的重要技术。随着电子行业对MEMS振荡器接受度的提升，MEMS振荡器产品将迎来爆发性的增长。
微纳射频MEMS谐振器件在器件原理，结构设计和制备工艺、驱动电路等方面与传统器件有本质的区别。中科院半导体所具有新型MEMS谐振器、振荡器、滤波器等从器件设计、微纳加工工艺、到后端封装测试及驱动电路的整套自主知识产权和专利。

    国内尚未有MEMS谐振器、振荡器等产品，微纳MEMS谐振器件在结构设计、工艺制备和驱动电路设计等方面具有很高的技术难度，需要长期的研究积累才能突破，有很高的技术壁垒，在技术上难以被复制。中科院半导体所国内首家采用微纳加工技术大规模制作了射频MEMS谐振器件，基频覆盖MHz到GHz，具有高基频，多频率，Q值大于8000等性能优势，真空键合封装后器件Q值可达到11000。与振荡电路电路集成构成高性能MEMS振荡器，具有高性能驱动电路的设计和制备技术，实现低相位噪声，高线性频率温度特性，优秀的稳定度。

    由于微纳MEMS谐振器件采用硅基材料制备，兼容集成电路加工工艺，可转移到半导体代工厂和MEMS代工厂进行批量化制备，可实现成本的大幅下降，同时具有高频、高Q、可集成、低功耗等优势，相比现在的石英谐振器件的加工成本和性能，有很大的优势。将大幅占领传统石英晶振市场份额，较大的利润空间。

    中科院半导体研究所杨晋玲研究员具有15年以上的MEMS器件和产品的研发和项目管理经验。有多年微纳技术的开发经验，依托中科院半导体所的科技平台，获得了国家自然基金重点项目、科技部973项目等资助，研发经费近千万元。长期开发了多种新型MEMS谐振器和振荡器，性能和国外产品相当，部分指标优于国外产品。申请中国发明专利24项，十余项授权。具有雄厚的技术储备。研究团队由多名副研和助研构成，长期进行MEMS谐振器件的技术开发，具有很强的持续创新能力。

    近年来，以美国斯坦福和伯克利大学为代表的研究机构在射频谐振MEMS器件方面取得很大进展。成功研制了工作在1.5 GHz、Q值大于10000的MEMS谐振器，并在此基础上研制了射频滤波器和振荡器。美国Sitime公司为代表的国外MEMS器件企业，推出了 MEMS振荡器产品，出货量正大幅增长。本项目在国内首次实现高性能MEMS谐振器、振荡器等射频谐振电子器件的规模化制备，打破国外公司的技术垄断。拥有高频率、高Q值MEMS谐振器件的设计、加工、封装、测试等整套技术。大规模、高成品率的制备了多种新型MEMS圆盘谐振器，成品率大于90%。谐振器可实现MHz到GHz的频率输出，Q值大于10000，可直接转移代工厂进行批量生产。谐振器和高稳定性驱动电路实现MEMS振荡器，具有高稳定性、低噪声、低功耗等特性。振荡器短期频率稳定度达到± 0.5 ppm，中期稳定度为 ± 4 ppm。艾伦方差噪底为0.01 ppm，MEMS振荡器的近载波相位噪声可以与一般的石英晶振（几十个ppb）相比。振荡器相位噪声在10 kHz达到-128 dBc/Hz，性能与国际最好指标相当。MEMS滤波器可实现超窄带滤波特性，百分比通带带宽小于1%。相比国外MEMS谐振器件，在器件的频率、品质因子、稳定性和加工成本等指标上有较大的优势。MEMS谐振器是对石英产品的升级换代，正逐渐取代石英晶体振荡器。

    06、正样级：测试合格、工艺固化、图纸修改完成

    射频MEMS谐振器件作为重要的时钟器件广泛应用于所有电子系统中。MEMS振荡器采用硅材料制备，具有可集成、微型化、低功耗等优势，是取代石英晶振的重要技术。近年来，美国推出商用MEMS振荡器等产品，具有高稳定性，高集成度等特性，开始在应用于消费电子行业和汽车领域，在全球开始占领石英时钟器件的市场，对高端日本石英振荡器供应商带来很大冲击。从2014年至2019年，MEMS振荡器市场正处于上升期，年增长率将超过100%。随着电子行业对MEMS振荡器接受度的提升，MEMS振荡器产品将迎来爆发性的增长。
中科院半导体所具有国内最领先的MEMS谐振器件研究水平。开发了成熟的微纳谐振器和加工工艺，设计高性能驱动电路，大幅提高器件稳定性，具有MHz-GHz的谐振频率同时Q值大于10000，其性能与国外产品相当，部分指标如基频、稳定性等高于国外产品。本项目的谐振器件将在竞争中占据较大的优势，计划占领国内时钟市场30%-50%的份额。

    本项目属于新型电子元器件的生产制备技术，拥有全部自主知识产权，包括MEMS器件的设计、制作、集成封装生产等关键环节，因此在拥有先进、可靠的技术外，低廉的成本也是一大优势。最终产品的单位成本取决于市场销量。获利的模式主要由知识产权授权和产品销售两种：
1.我们拥有成熟的MEMS谐振器和振荡器的IP，为用户的芯片提供可集成的IP核授权，使其在芯片中集成MEMS振荡器，以专利使用费的形式获取利润。
2.为低成本产品提供现成的高性能MEMS谐振器和振荡器，作为独立的产品销售给行业用户，取代石英振荡器，以销售的模式获取利润。
3.为高端产品提供高性能的MEMS振荡器定制服务，根据用户需求设计新型振荡器产品，实现其产品性能的显著提升，以服务和销售的模式获取利润。

    MEMS谐振器产品在国内属于前沿高新技术。谐振器、振荡器等器件可直接取代石英晶振，具有稳定的市场需求，可与国内电子元器件分销商、代理商进行合作，在其代理石英晶振的同时，向客户推荐MEMS振荡器产品，提高本项目器件的知名度和影响力，从而达到一定的市场占有率，开拓国内市场，国内市场占有率较高后，再进行国外市场开发。MEMS谐振器产品由集成电路代工厂代工制备，集成化、批量化的成本较低，可接近于传统石英晶振定价，但性能更优。