使用晶体和MEMS振荡器时，我们必须考虑总成本。尽管晶体的单位成本通常较低，一旦计算出总成本，情况就会大不相同。

就像是我们经常遇到的晶体设计问题，比如冷启动故障、晶体不匹配造成的振荡电路问题或无法通过EMI测试。这些问题会导致开发过程中的工程成本超支，并产生代价高昂的质量问题。此外，推迟产品发布日期也会造成收入损失。在这些情况下，我们发现了MEMS振荡器具有帮助降低成本的几种情况。

首先，让我们简要介绍一下基本知识，晶体是一种无源元件，需要与外部振荡电路相连接，而振荡器是一种集成定时解决方案，包含一个谐振器和一个振荡器集成电路。晶振（有时也称为谐振器）是一种移动/谐振无源元件，它与芯片（如SoC、微控制器或处理器）中的外部振荡电路相连接，从而对芯片进行计时。如下图 1 左侧所示。

图 1：晶振 (Crystal) 和振荡器 (Oscillator) 的区别

振荡器具有降低EMI、可编程性和驱动多个负载等优点。虽然晶体的单位成本通常较低，但振荡器在总成本方面更具优势，特别是在产量较低的情况下。

此外，振荡器更容易设计到系统中，因为它们可以解决常见的时序设计问题，如冷启动故障、晶体不匹配导致的振荡电路问题和无法通过EMI测试等问题。在部分产品中，振荡器是基于硅的，而不是传统的石英晶体。这种结构实现了坚固耐用的“即插即用”振荡器，不仅灵活，而且非常易于在系统中进行设计。

振荡器更容易设计到系统中，因为它们的功能和特性可以解决常见的、通常也是很难解决的时序设计问题。我们根据部分线元器件商城对具有相同输出频率、稳定性和封装尺寸的XTAL和XO的定价，列出了一些总成本示例。然后，我们再加上解决问题所需的工程工时成本（按每小时100美元计算）。

根据产量和工程时间，每种情况都有不同的断点。一般来说，当产量很高时，使用晶体进行设计的成本较低，设计成本可在大量生产中摊销。相反，当产量不是成千上万时，使用振荡器的成本较低。不过，事情还不止这些。

以下例子中没有考虑的是项目设计延误造成的机会成本（收入损失），这在某些市场中可能是巨大的。在某些情况下，外部服务和测试会产生额外费用，这些费用也可能很高。此外，还有其他一些附加费用。其中包括电路板重新封装所需的额外材料和元器件费用、晶体（而非振荡器）所需的负载电容器成本，以及电容器所占用的额外电路板空间－所有这些都进一步使等式向使用振荡器倾斜。

为简单起见，在以下示例中，我们只包括定时元件的成本和纠正晶体问题的工程时间。

1. 晶体与振荡器的成本对比－冷启动故障

与晶体不同，MEMS振荡器不存在启动问题。在该客户的案例中，需要15个小时的工程工作来纠正晶体的启动问题。在这里，通过相对快速的修复，当产量达到或低于6,500台时，使用MEMS振荡器的成本效益就会显现出来。换句话说，除非生产量非常大，否则从长远来看，使用晶体需要支付更多的费用。

2. 晶体与振荡器的成本对比－晶体不匹配导致振荡器故障

由于振荡器是一种集成解决方案（将谐振器和振荡器IC集成在一个封装中），因此消除了匹配误差。设计人员无需担心晶体运动阻抗、谐振模式、驱动电平或其他配对考虑因素。在该客户的案例中，需要花费40个小时的工程设计工作来纠正匹配问题，在数量约为17,000或更少时，使用振荡器的成本更低。

3. 晶体与振荡器的成本对比 - EMI 合规性故障

时钟通常是系统中产生EMI（电磁干扰）的最大因素，它可能导致原型无法通过符合性测试。MEMS振荡器可以提供多种技术，可快速、轻松地降低EMI。其中一种技术是展频。另一项功能是FlexEdge™，这是一种可编程功能，用于调整时钟信号的上升/下降时间（回转率）以降低EMI。

作为一种无源器件，晶体不具备这些降低EMI的功能。如果设计人员需要使用屏蔽或在晶体中添加扩频时钟发生器集成电路，就会增加费用和电路板空间。此外，租用消声室进行额外测试可能会再增加3000美元或更多。重新设计电路板和重新测试可能需要50个小时的工程设计工作，因此在产量约为23500或更少的情况下，使用MEMS振荡器更为有利。这还不包括上述额外的材料和测试设备成本。

除直接成本外，还有其他因素会影响使用晶体进行设计的成本。例如，振荡器可以驱动多个负载。这意味着一个振荡器可以取代多个晶体，而多个晶体只能为一个器件提供定时信号。

此外，MEMS振荡器基于可编程架构，可在非常宽的范围内随时提供任何频率、稳定性和电压。这为设计人员优化设计提供了极大的灵活性。事实上，可编程振荡器可由主要分销商编程，甚至可由客户在自己的实验室中使用Time Machine II进行编程。

如果需要更改规格，可编程性还可以降低鉴定工作的成本。之所以能够节省成本和时间，是因为MEMS振荡器（编程前）可生成数百万个零件编号。一旦基本部件合格，就可以对其进行配置，以支持各种不同的规格。

最大的间接节约之一可能是更高的质量和可靠性。可编程MEMS振荡器的DPPM小于1，MTBF（平均无故障时间）超过20亿小时，是典型石英器件的50倍。此外，与石英晶体相比，可编程MEMS振荡器在冲击和振动下的存活率要高得多。

石英晶体的故障率较高，会在很多方面增加成本，例如用于根本原因分析的额外资源成本或额外的服务和更换成本。而且，质量问题对品牌声誉造成的损害会对公司产生巨大而持久的负面影响。