高稳时钟技术水平及特点
思瀚产业研究院    2025-05-15

（1）恒温时钟 OCXO 技术难点

恒温时钟 OCXO 研发及生产具有很高的技术门槛，采用常规恒温板/腔方案的产品一般只能实现 E-7~E-8（-40~85℃）稳定度水平且离散性大，无法满足无线通信要求，市场应用价值较小。掌握器件材料特性、研究 OCXO 热场、设计精密控温方案、掌握温度补偿算法等核心技术成为行业内厂商必须面对的首个技术难点。

OCXO 由多种器件共同组成，各个器件在不同温度、不同工作点的漂移方向、漂移量均不相同，且同批次器件仍存在一定的离散性，同一器件不同厂商的性能特性差异较大。研发人员需具备深厚的器件特性研究能力，将不同厂商不同材料进行建模，利用每个材料的物理温漂特性以及热场分布，研发温度补偿算法和精密控温设计，将不同特性材料放置在特定位置实现材料温漂相互抵消。在拥有材料器件补偿情况下， OCXO 温度稳定度可达到 E-9~1E-10(-40~85℃)，基本达到无线通信指标要求。

在仅采用材料器件补偿方案的情况下，材料器件和生产工艺的离散性导致依然存在残余温漂，从而影响到 OCXO 稳定度表现。ASIC 芯片技术的应用（数字补偿）将成为行业内厂商必须面对的第二个技术难点。通过 ASIC 芯片搭配补偿算法进行数字补偿，恒温时钟 OCXO 稳定度进一步达到 1E-11~5E-11（-40~85℃）水平。高集成 OC-IC 芯片（集成晶体以外的 OCXO 所有功能）的研发及应用成为行业内企业核心竞争力所在。

由于 OCXO 晶体及器件离散性，每颗恒温时钟 OCXO 控制点均有所差异，因此基于恒温时钟 OCXO 量产与生产效率的要求，厂商还需具备较高的自动化精密制造系统以及 IT 开发能力，如搭建恒温时钟 OCXO 自动拐点及调试系统、自动温度补偿系统、自动老化补偿系统等。由于恒温时钟 OCXO 量产所需的部分关键设备及系统难从第三方采购解决，从而形成行业内厂商所需面对的第三个技术难点。

（2）温补时钟 TCXO 技术难点

温补时钟 TCXO 根据晶体的温漂特性（输出时钟频率信号随着温度变化而变化），通过提供补偿电压实现时钟频率信号的反向抵消，平滑输出的时钟频率信号，从而提高 TCXO 稳定度。TCXO 通常采用五次函数或分段函数进行温度模拟补偿的算法设计。如何确保模拟补偿算法有效性，实现晶体温漂一致性与较小温漂范围的目标，是行业内厂商需面临的首个技术难点。

在采取有效温度模拟补偿的情况下，TCXO 稳定度能够达到 0.1~1.5ppm(-40~85℃)。受温度变化量、变化速率、工作温度点、晶振温度传导速度、晶体迟滞因子等多重因素的影响，不同晶体时钟频率信号的温漂特性差异较大，采用温度模拟补偿无法满足 TCXO 性能指标持续提升要求。掌握 ASIC 芯片设计技术以及所搭配温度数字补偿算法，成为 TCXO 厂商需面对的第二个技术难点。

通过追加数字补偿，TCXO 稳定度可提升至 3E-8（-40~85℃）水平。由于晶体及 TC-IC 芯片等均存在离散性，高稳定度（0.1~0.28ppm）TCXO生产过程中需逐个温度补偿，直通率不足 80%，部分产品需要多次温度补偿。TCXO 量产所需核心设备包括自动化测试设备和温循系统，主要由市场第三方提供，价格昂贵且存在较多使用约束条件。

行业内厂商若需进一步提高核心竞争力，需在 TCXO 核心生产设备方面具有较强自研能力，这构成行业内厂商需面对的第三个技术难点。大普通信是国内极少数自研全自动化温循系统并获得成功的企业。

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