石英晶振設(shè)備悄悄地連續(xù)標(biāo)記著電視機(jī)，電腦和手表內(nèi)的時(shí)間流逝。石英器件已經(jīng)發(fā)展成為電子行業(yè)不可或缺的固定裝置，甚至被稱為“工業(yè)之鹽”。這些重要的石英設(shè)備的頂級(jí)制造商是Epson Toyocom公司。'QMEMS（Quartz +'MEMS'）'是促進(jìn)MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）晶體材料微加工工藝的獨(dú)特技術(shù)的名稱，是該公司業(yè)務(wù)的真正支柱。通過(guò)充分利用這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以為石英器件實(shí)現(xiàn)更小巧的尺寸和更好的性能。QMEMS的起源是當(dāng)今世界的領(lǐng)先技術(shù)，可以追溯到20世紀(jì)70年代初。QMEMS技術(shù)源自30多年來(lái)工程師的嚴(yán)格努力。我們的QMEMS故事，即“藝術(shù)細(xì)化的歷史”，首先開(kāi)發(fā)了導(dǎo)致QMEMS起源的技術(shù)。本文講述了努力使QMEMS栩栩如生的工程師的行動(dòng)故事。第一部分將重新計(jì)算在世界上第一塊石英手表開(kāi)發(fā)之后的這段時(shí)間，直到成為QME??MS基礎(chǔ)的技術(shù)發(fā)展的前夕。

Su訪湖上的一家公司悄然控制著競(jìng)爭(zhēng)

　　世界上第一塊石英表的實(shí)際應(yīng)用和音叉晶體單元的開(kāi)發(fā)是許多工程師流下血液，汗水和眼淚的結(jié)果。然而，這絕不是故事的結(jié)局。事實(shí)上，這只是長(zhǎng)期艱苦斗爭(zhēng)的開(kāi)始，直至今日。

　　工程師沒(méi)有時(shí)間停留在他們的成就上。雖然他們通過(guò)開(kāi)發(fā)第一款石英表讓世界驚訝，但他們知道，只要商業(yè)上可行，它就會(huì)成為日常生活中的常見(jiàn)項(xiàng)目。最終用戶不斷渴望更好，更高質(zhì)量的產(chǎn)品 - 這一現(xiàn)象即使在當(dāng)今時(shí)代也是如此。
　　隨著第二年（1970年）Quartz Astron的全球發(fā)布，開(kāi)發(fā)水晶單元的團(tuán)隊(duì)得到了高層管理人員的嚴(yán)格訂單，生產(chǎn)出更緊湊的設(shè)計(jì)。我們的目標(biāo)是提高公司手表的產(chǎn)品吸引力，同時(shí)開(kāi)發(fā)具有卓越抗沖擊性和提高大規(guī)模生產(chǎn)效率的石英手表。盡管石英天文臺(tái)是一款開(kāi)創(chuàng)性的新產(chǎn)品，但其工程師認(rèn)為其尺寸仍然過(guò)大。石英手表被認(rèn)為需要制造得更加緊湊，才能更好地被市場(chǎng)接受。然而，Cal.35SQ型晶體單元（直徑4.3mm x 18.5mm）的尺寸太大，無(wú)法進(jìn)一步縮小石英表的尺寸，*結(jié)構(gòu)。

*'運(yùn)動(dòng)'是指手表中包含的操作機(jī)制。

　　工程師不懈地努力，直到他們?cè)O(shè)法將緊湊的音叉晶體單元投入實(shí)際使用。當(dāng)然，如果精工蘇瓦株式會(huì)社開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的某個(gè)人宣稱“沒(méi)有簡(jiǎn)單的方法可以讓水晶單元變得更小”，那就不足為奇了。盡管如此，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)事后并未提出任何意見(jiàn)，而是立即采取行動(dòng)。

　　他們努力推動(dòng)的動(dòng)機(jī)是什么？自1972年以來(lái)一直參與石英設(shè)備開(kāi)發(fā)的工程師Haruo Takada先生反映了那些時(shí)代。“雖然我個(gè)人還沒(méi)有參與晶體單元的開(kāi)發(fā)，但是開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)從一開(kāi)始就知道如何使它們更加緊湊。他們知道為了使音叉晶體單元更小，他們必須增加振蕩頻率。一旦我們考慮到了原則，解決方案就很明顯了。“

　　Quartz Astron使用的音叉晶體振蕩器的振蕩頻率為8.192kHz。將頻率加倍會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)度的1 /√2倍。換句話說(shuō)，將振蕩頻率增加到16.384kHz將導(dǎo)致晶體單元的尺寸減小到原始長(zhǎng)度的大約0.7倍。增加振蕩頻率本身并不是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。實(shí)際上，1970年的石英鐘實(shí)際上使用了振蕩頻率為100k到200kHz的晶體單元，而廣播電臺(tái)設(shè)施使用的是兆赫級(jí)的晶體單元。

　　開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi)?zhàn)略的方向已經(jīng)確定。它們會(huì)使振蕩頻率加倍并減小音叉晶體單元的尺寸。毫無(wú)疑問(wèn)，這將有助于在緊湊型石英手表機(jī)芯內(nèi)安裝水晶單元。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)勝利地完成了他們的工作。然而，緊接著，他們面臨著一個(gè)新的同樣困難的挑戰(zhàn)。

　　問(wèn)題在于消耗的電量增加。功耗增加意味著手表的電池壽命縮短。不言而喻的是，需要頻繁更換電池的石英手表的產(chǎn)品吸引力會(huì)很差。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)知道它必須找到降低手表功耗的方法。

　　事實(shí)上，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)原則上已經(jīng)知道，在參與開(kāi)發(fā)過(guò)程之前，“增加振蕩頻率會(huì)增加功耗”。對(duì)于工作頻率的任何增加，晶體單元消耗的任何功率將以2的冪指數(shù)地增加。換句話說(shuō)，將振蕩頻率加倍將導(dǎo)致功耗增加四倍（22 = 4）。很明顯，它需要一些創(chuàng)造性思維來(lái)成功降低功耗。然而，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有其他技術(shù)可以減小晶體的尺寸。

　　開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)感到困惑。“一定有辦法。” 1971年，僵局感開(kāi)始出現(xiàn)。然后，來(lái)自海洋的好消息傳來(lái)，美國(guó)的某個(gè)半導(dǎo)體制造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新的創(chuàng)新型半導(dǎo)體技術(shù)。

　　開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持這個(gè)消息，好像這是他們最后的希望。實(shí)際上，他們逐漸意識(shí)到需要調(diào)查和分析負(fù)責(zé)振蕩和時(shí)鐘分頻等功能的電子電路，以提高Quartz Astron的功耗能力。安裝在Quartz Astron內(nèi)部的電子電路是混合電路，包括雙極芯片的組合。切換到新的半導(dǎo)體技術(shù)確實(shí)可以降低功耗。

　　負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的人立即飛往美國(guó)。一旦在外國(guó)土地上，他們發(fā)現(xiàn)自己面臨一種全新的技術(shù)。

世界各地陸續(xù)推出日益緊湊的設(shè)備。

　　發(fā)展沒(méi)有任何障礙。這是因?yàn)楣こ處熌軌蚋鶕?jù)未來(lái)進(jìn)展的愿景實(shí)現(xiàn)新的發(fā)展。商業(yè)也很好地發(fā)展。1974年加入該公司的石英晶振設(shè)備工程師反映了那些年代，他說(shuō)：“在那些日子里，精工蘇瓦株式會(huì)社在各個(gè)方面都以其用于手表的音叉水晶單元壓倒了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，尺寸和更便宜的成本，直到公司豐富的產(chǎn)品陣容。