上一篇文章《PHY暫存器》提到STM32為什么不兼容PHY,有小伙伴好奇,市面上的MCU為什么沒有集成晶振,今天我們就來聊一聊這個話題,
01、MCU為什么不集成晶振
本文將用STM32代替MCU,
原因1:早些年,芯片的生產制作工藝也許還不能夠將晶振做進芯片內部,但是現在可以了,這個問題主要還是實用性和成本決定的,
實用性:如果封裝進入STM32內部,不利于不同客戶更換不同頻率晶振,
成本:把晶振封裝進STM32內部成本提高,售價提升,不利于產品競爭力,
原因2:封裝進STM32內部,必將使芯片面積增大,芯片面積大小也是廠商考慮的一個因素,在各方面考慮的情況下,芯片要盡可能的小一些,
原因3:STM32內部是有“晶振”的,與其說是晶振,不如說是RC振蕩電路,在《STM32F207時鐘系統決議》文中,提到高速內部時鐘和低速內部時鐘,詳細資訊請看《STM32F207時鐘系統決議》文章,

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在時鐘樹中的位置,

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STM32F207內部已經提供了32.768KHz的低速內部時鐘,一般用于RTC,還有一個16MHz的高速內部時鐘,這個時鐘精度較差,但是一些應用場景,使用高速內部時鐘驅動芯片是足夠的,
所以基于實用性和成本考慮,STM32并不會將晶振集成進入芯片內部,
02、外圍電路問題
看了上文,大家對于芯片外圍電路不集成進入芯片內部的原因,大概了解了,除了上文提到的原因,還有一些其他原因導致外圍電路不能集成進入IC內部,下面簡單舉幾個常見的例子說明一下,
2.1、濾波電容
濾波電容的大小從幾百nF~2000uF不等,由于一般電源為中高壓(不是1.xV),所以如果在芯片內部實作,大致有MV_MOSCAP/MOM/ MIM3種,一般來說,2fF/um2是一個正常的值,也就是說,要實作100nF的電容,我得付出50mm2的面積代價,面積的增加,必將導致成本上升,是不劃算的,大部分的應用是很在乎成本的,而不在乎PCB板子大一點,接幾個下圖的接插件的電容,

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2.2、變壓器
壓器一般只在隔離層和電源領域使用,但目前的集成電路工藝如果要集成磁芯,難度極高,沒必要集成,目前技術是不支持集成進入IC內部的,集成進入也會影響到其他部件的作業,

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2.3、電感
電感的主要應用場景是電源里面的續流需求,經過它的電流動輒幾安培,芯片內部要走安培級的電流得付出1mm粗的代價,且這個1mm還得精密的圍成線圈,工藝實作有一定難度,并且成本上升太過恐怖,不要說MCU這樣的主控芯片,大家資料的DCDC芯片,都需要將電感外置,以SY7152ABC型號DCDC芯片為例,電路圖如下

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2.4、TVS管
TVS管,又稱瞬態二極管,主要是解決打ESD的時候芯片擊穿的問題,TVS管電量不大,但勝在電壓極高,隨隨便便就幾kV了,就像電感一樣,TVS管也是不會集成進入IC內部的,

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2.5、磁珠
磁珠,可以理解成一個很小的電感,這類東西玩的少,我覺得凡是和磁性材料有關的,目前主流的硅基工藝都很難集成進去,

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