晶振采用了石英晶體作為振蕩元件，石英晶體具有穩(wěn)定的機(jī)械特性和高頻率穩(wěn)定性，因此被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，包括單片機(jī)、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備等。

在單片機(jī)中，晶振通常被用于提供時(shí)鐘信號(hào)，比如給一些外設(shè)：定時(shí)器、SPI、IIC、USART等等。

單片機(jī)需要時(shí)鐘信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)其內(nèi)部的邏輯電路，確保它們以正確的時(shí)序運(yùn)行。

所以，由于單片機(jī)有精準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的需求，晶振就是為了解決這個(gè)痛點(diǎn)。雖然晶振在單片機(jī)中應(yīng)用很多，但它并不是單片機(jī)中的必需元件。單片機(jī)可以使用其他類(lèi)型的時(shí)鐘源，例如RC振蕩器或者外部時(shí)鐘信號(hào)，來(lái)替代晶振。但是，晶振的優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度高、精度高、溫度漂移小等等。 而這些是RC振蕩器做不到的，因此，晶振被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)中。

MCU為什么不集成晶振

原因1：早些年，芯片的生產(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M(jìn)芯片內(nèi)部，但是現(xiàn)在可以了。這個(gè)問(wèn)題主要還是實(shí)用性和成本決定的。

實(shí)用性：如果封裝進(jìn)入MCU內(nèi)部，不利于不同客戶更換不同頻率晶振。

成本：把晶振封裝進(jìn)MCU內(nèi)部成本提高，售價(jià)提升，不利于產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

原因2：封裝進(jìn)MCU內(nèi)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(gè)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：MCU內(nèi)部是有“晶振”的，與其說(shuō)是晶振，不如說(shuō)是RC振蕩電路。

在時(shí)鐘樹(shù)中的位置。

MCU內(nèi)部已經(jīng)提供了32.768KHz的低速內(nèi)部時(shí)鐘，一般用于RTC。還有一個(gè)16MHz的高速內(nèi)部時(shí)鐘，這個(gè)時(shí)鐘精度較差，但是一些應(yīng)用場(chǎng)景，使用高速內(nèi)部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片是足夠的。

所以基于實(shí)用性和成本考慮，MCU并不會(huì)將晶振集成進(jìn)入芯片內(nèi)部。

外圍電路問(wèn)題

看了上文，大家對(duì)于芯片外圍電路不集成進(jìn)入芯片內(nèi)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?qū)е峦鈬娐凡荒芗蛇M(jìn)入IC內(nèi)部。下面簡(jiǎn)單舉幾個(gè)常見(jiàn)的例子說(shuō)明一下。

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(nèi)部實(shí)現(xiàn)，大致有MV_MOSCAP/MOM/ MIM3種。一般來(lái)說(shuō)，2fF/um2是一個(gè)正常的值，也就是說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)100nF的電容，我得付出50mm2的面積代價(jià)。面積的增加，必將導(dǎo)致成本上升，是不劃算的。大部分的應(yīng)用是很在乎成本的，而不在乎PCB板子大一點(diǎn)，接幾個(gè)下圖的接插件的電容。

2、變壓器

壓器一般只在隔離層和電源領(lǐng)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(méi)必要集成，目前技術(shù)是不支持集成進(jìn)入IC內(nèi)部的，集成進(jìn)入也會(huì)影響到其他部件的工作。

3、電感

電感的主要應(yīng)用場(chǎng)景是電源里面的續(xù)流需求，經(jīng)過(guò)它的電流動(dòng)輒幾安培，芯片內(nèi)部要走安培級(jí)的電流得付出1mm粗的代價(jià)，且這個(gè)1mm還得精密的圍成線圈，工藝實(shí)現(xiàn)有一定難度，并且成本上升太過(guò)恐怖。不要說(shuō)MCU這樣的主控芯片，大家數(shù)據(jù)的DCDC芯片，都需要將電感外置。以SY7152ABC型號(hào)DCDC芯片為例，電路圖如下

4、TVS管

TVS管，又稱(chēng)瞬態(tài)二極管，主要是解決打ESD的時(shí)候芯片擊穿的問(wèn)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(huì)集成進(jìn)入IC內(nèi)部的。

5、磁珠

磁珠，可以理解成一個(gè)很小的電感。這類(lèi)東西玩的少，我覺(jué)得凡是和磁性材料有關(guān)的，目前主流的硅基工藝都很難集成進(jìn)去。