时间 -第四个维度-在预期出现的环境智能（AmI）的对话中经常被忽略。随着物联网的发展，智能将应用于使电子系统更智能，更具预测性，并在我们的日常生活中更有帮助。随着日常系统变得更加智能化，我们的环境将变得敏感和适应性。但是，如果没有时间基础，这些系统将无用，AmI将无法实现。

    AmI正在建立在通信网络和自适应软件的进步上。在硬件领域，AmI将利用传感器，处理器以及数百个嵌入周围环境的小型电子设备所需的其他组件的开发。虽然Ami以这些创新为基础，但计时功能变得越来越重要。

    心跳对于任何人或电气系统起作用都是必不可少的。作为系统心跳的时钟在很多层面都是基础。首先，参考时钟使系统保持活动状态并使它们以所需的速度运行。其次，需要精确的定时信号以确保传感器测量的信息准确地分配给智能系统。

    时间是这些系统的核心。正如AmI依赖于更高级别功能的进步一样，核心的时序解决方案必须利用AmI的新技术成为许多人想象的现实。技术进步使定时更加准确可靠，功耗更低，尺寸更小-这些对AmI系统都至关重要。

智能系统及其对准确性的需求

    自动化或家庭自动化是当今使用的智能系统的一个例子。智能家居控制系统需要准确的时间才能智能化，学习习惯，并做出基于数据的决策，以预测未来的行为和需求。传感器收集的数据仅在时基同步时才有效，并且只有在以正确的时序顺序记录事件序列时系统才有用。举一个触发门传感器来打开走廊灯的简单例子。如果门传感器或灯开关的时间记录关闭超过几分之一秒，则算法将无法获知所需事件的正确时间，并且灯将无法在正确的时间打开。

    在当今的互联世界中，实时时钟（RTC）的准确性变得越来越重要，随着更多对象加入万物互联网，这种重要性将会增加。让我们来看一个早期的智能设备示例-智能电表，旨在提供更多信息和功能，以便更好地利用能源。在这种情况下，如果仪表时钟快速运行或基于错误的计费率时间间隔，则可以取消任何节省或收益。

    智能正在超越我们直接的个人环境。例如，建筑物和桥梁的结构监测或使用地震传感器网络的石油勘探突出了对用于分析和预测的测量数据的精确时间戳的需要。这些系统的准确性及其提供的预测数据与各个节点的时间同步精度成正比。

    今天的许多解决方案都使用昂贵且耗电的GPS接收器或高功率RF网络来节省时间。明天的系统将采用新的定时技术，无需功耗，体积庞大，费用高，即可提供高精度。这些系统将采用微型，超低功耗，精密的基于MEMS的时序。

在BLE系统中使用精确的32 kHz唤醒时钟节省功耗

    目前，4G LTE系统使用DRX（非连续接收）周期，其需要精确的1.5μs休眠时间以使移动电话与网络连接。在温度快速变化的环境中，在1s至2s的时间内，频率稳定性必须保持在优于1.5ppm的精度。连接丢失将导致RF流量的大量开销以及重新获取到基站的链路的额外计算工作。在未来，数据以远远超出当前水平的无处不在的智能设备无缝传输和传输，连接变得非常重要。

    对于传统的基于石英的定时组件，1.5μs的计时是一项挑战。在今天的电子设备中可以看到每秒超过10°C的温度梯度。未补偿的200 ppm石英晶体通常每°C温度斜率显示超过3 ppm，在1秒内导致频率误差超过30 ppm。电子温度补偿可以减轻一些这种影响;然而，石英振荡器受到石英晶体谐振器和电子温度补偿之间的缓慢热耦合的限制，使得石英TCXO无法有效地响应快速温度梯度。相比之下，MEMS TCXO在快速温度变化下保持频率精度，是处理快速温度梯度的简单解决方案。

继续追求低功耗和小尺寸

    对于广泛采用并嵌入我们环境的智能系统，它们必须非常小。微纳技术将实现必要的小型化。 MEMS谐振器每侧测量小于500μm，高度小于200μm，比石英谐振器小90％，石英谐振器受物理学限制，进一步减小尺寸。

晶体谐振器尺寸与MEMS谐振器相比

    芯片供应商已经开始将高精度MEMS谐振器集成到他们的产品中，以提供更集成的多芯片模块（MCM）-利用封装的硅MEMS技术实现了这一发展。如果MEMS谐振器堆叠在IC上，则它在目标系统中消耗零电路板空间。集成除了缩小规模外还有许多好处。通过集成时钟，不仅器件具有更少的外部引脚，它们消耗更少的功率，具有更好的性能和精度，并且增加可靠性和防篡改性。

技术合作

    随着环境智能的实现，交织在我们环境中的数字对象的数量将激增。这些设备必须消耗很少的功率，并且通过小型化和集成变得不起眼。 MEMS技术将发挥关键作用，使系统更小，更可靠，功耗更低。而且重要的是，MEMS时序将使智能设备更加智能化，从而使智能设备变得更加智能-这是系统预测和响应的必要条件。AmI正在建立许多技术，所有技术都在一起工作，高级计时解决方案将成为核心。

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