Menu
Epson Develops an Oven-Controlled Crystal Oscillator That Consumes 56% Less Power than Conventional OCXOsSmall and energy-efficient, the oscillator is ideal for reference signal source applications in next-generation communication infrastructure.Munich, 8.11.2024 - Seiko Epson Corporation (TSE: 6724, "Epson") has developed an oven-controlled crystal oscillator (OCXO) 'OG7050CAN' that consumes 56% less power than the products in Epson's earlier OG1409 series ("earlier products"). Measuring 7.0 × 5.0mm and with a height of 3.3mm (Typ.), the new OCXO is 85% smaller than earlier products by cubic volume.
Reference signal sources in wired and wireless backbone communication facilities such as base stations and data centers are subject to strict accuracy and stability criteria. Oven-controlled crystal oscillators are used as a reference signal source in such applications because of their high stability. The crystal oscillator is enclosed in a temperature-controlled chamber ("oven")2. The temperature inside the oven is held constant even when the ambient temperature changes, thereby minimizing frequency drift.
Communication data traffic continues to grow, propelled by the roll-out of 5th generation communication systems (5G), the spread of the Internet of Things (IoT), the use of artificial intelligence (AI) in data centers, and the upcoming 6G services. These changes are expected to cause power consumption at base stations and data centers to sharply increase and drive demand for low-power OCXOs used as reference signal sources.
 Left: Earlier product Right: New product
To meet this demand, Epson drew on its crystal device, semiconductor, and mounting technologies to develop an OCXO that consumes 56% less power and is 85% smaller than earlier products.
This improvement was enabled in large part by the miniaturization of the oven and the stress compensated (SC) cut crystal unit.
 Internal structure of a conventional OCXO (conceptual image)
Unlike AT-cut crystal units3 used in ordinary crystal oscillators, SC-cut crystal units are highly stable and resistant to thermal shock and vibration. Earlier products employed a circular SC-cut crystal unit with a diameter of 6mm, requiring a large oven and a large amount of power to maintain a constant temperature. To solve this problem, Epson redesigned the crystal unit, using a rectangular structure instead of a circular one. Not only did they succeed in reducing the size of the SC-cut crystal unit by 90%, they did so while improving performance and reducing power consumption. The redesign also reduced the cubic volume of the oven by 96% compared to the earlier products.
Another challenge the developers faced was to achieve a low-power oven structure. Epson developed and optimized its own oscillator IC and heater IC to hold the SC-cut crystal unit in the oven at a constant temperature while minimizing power consumption. The oven is bonded inside the OCXO package with an adhesive that has low thermal conductivity to improve internal insulation. This limits the loss of heat from the heater IC and keeps power consumption low. By using a digital means of controlling the temperature of the SC-cut crystal unit instead of the conventional analog method, the developers were able to keep the crystal unit's temperature more stable even when the ambient temperature fluctuates, reducing the frequency/temperature characteristics of the OCXO from ±50 × 10-9 to ±3 × 10-9.(4)
 Earlier products: 0.43W at 25℃ Developmental product: 0.2W at 25℃
These developments have resulted in a highly accurate OCXO that consumes 56% less power (0.2W at 25℃) than the earlier products and is 85% smaller (7.0 × 5.0mm size). This reduction in power consumption enables the temperature of the SC-cut crystal unit to stabilize faster, reducing frequency stability at startup by a factor of 5 or more compared to the earlier products.
 Developmental product (conceptual image)
Samples of the new OCXO will be available from April 2025.
As a leader in crystal devices, Epson will continue to provide crystal device products that meet the needs of all manner of electronic devices and social infrastructure.
New Product Features
The International Timing and Sync Forum (ITSF)The world's largest time synchronization-themed forum brings together industry professionals from around the world for three days of lectures, solution exhibits, and networking. Speakers will include luminaries from end users, operators, and equipment vendors, who will present the latest advances and challenges of time synchronization solutions in a variety of industries. Main Specifications of the New Product
1 Epson's OG1409 series of OCXOs (now discontinued)
2 Oven: A device designed to maintain the inside of the chamber at a certain constant temperature
3 AT-cut crystal unit: A crystal resonator with a crystal chip produced from a rough crystal cut at a specific angle known as the AT cut. It covers the megahertz (MHz) band and is the most popular type of quartz crystal in use. AT-cut crystals have a frequency/temperature characteristics of a cubic function with a zero-crossing point near room temperature, so they provide excellent temperature characteristics.
4 10-9 means one part per billion, and ±10 × 10-9 is also commonly referred to as ±10 ppb.
5 PLL: Abbreviation for phase locked loop, an electronic circuit that produces a desired output frequency to match a clock signal of a specific frequency.
About Epson Europe Electronics GmbH About Epson
Epson entwickelt einen ofengesteuerten Quarzoszillator, der 56 % weniger Strom verbraucht als herkömmliche OCXOs1- Der kleine und energieeffiziente Oszillator ist ideal für Anwendungen als Referenzsignalquelle in der Kommunikationsinfrastruktur der nächsten Generation. -München, 8.11.2024 - Seiko Epson Corporation (TSE: 6724, „Epson“) hat einen ofengesteuerten Quarzoszillator (OCXO) „OG7050CAN“ entwickelt, der 56 % weniger Strom verbraucht als die Produkte der früheren OG1409-Serie von Epson („frühere Produkte“). Mit Abmessungen von 7,0 × 5,0 mm und einer Höhe von 3,3 mm (typisch) hat der neue OCXO 85 % weniger Volumen als frühere Produkte.
Neues Produkt OG7050CAN
Referenzsignalquellen in kabelgebundenen und kabellosen Backbone-Kommunikationseinrichtungen wie Basisstationen und Rechenzentren unterliegen strengen Genauigkeits- und Stabilitätskriterien. Ofengesteuerte Quarzoszillatoren werden in solchen Anwendungen aufgrund ihrer hohen Stabilität als Referenzsignalquelle verwendet. Der Quarzoszillator ist in einer temperaturgeregelten Kammer („Ofen“)2 eingeschlossen. Die Temperatur des Quarzoszillators wird auch bei Änderungen der Umgebungstemperatur konstant gehalten, wodurch die Frequenzdrift minimiert wird.
Der Kommunikationsdatenverkehr wächst weiter, angetrieben durch die Einführung von Kommunikationssystemen der 5. Generation (5G), die Verbreitung des Internets der Dinge (IoT), dem Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) in Rechenzentren und der kommenden 6G-Dienste. Diese Änderungen werden voraussichtlich dazu führen, dass der Stromverbrauch von Basisstationen und Rechenzentren stark ansteigt und sich die Nachfrage nach stromsparenden OCXOs als Referenzsignalquellen erhöht.
Links: Früheres Produkt Rechts: Neues Produkt
Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, hat Epson seine Technologien für Quarzresonatoren, Halbleiter und Montage genutzt, um einen OCXO zu entwickeln, der 56 % weniger Strom verbraucht und 85 % kleiner ist als frühere Produkte.
Diese Verbesserung wurde größtenteils durch die Miniaturisierung des Ofens und des spannungskompensierten (SC) geschnittenen Quarzes ermöglicht.
Interne Struktur eines herkömmlichen OCXO (Konzeptbild)
Im Gegensatz zu AT-geschnittenen Quarzen3, die in gewöhnlichen Quarzoszillatoren verwendet werden, sind SC-geschnittene Quarze hochstabil und resistent gegen Thermoschock und Vibration. Frühere Produkte verwendeten einen kreisförmig SC-geschnittenen Quarz mit einem Durchmesser von 6 mm, die einen großen Ofen und viel Strom benötigte, um eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten. Um dieses Problem zu lösen, hat Epson den Quarzresonator neu gestaltet und eine rechteckige anstelle einer kreisförmigen Struktur verwendet. Hiermit ist es nicht nur gelungen, die Größe der SC-geschnittenen Quarze um 90 % zu reduzieren, sondern auch gleichzeitig die Eigenschaften zu verbessert und den Stromverbrauch zu senken. Durch die Neugestaltung wurde auch das Volumen des Ofens im Vergleich zu den Vorgängerprodukten um 85 % reduziert.
Eine weitere Herausforderung für die Entwickler bestand darin, eine Ofenstruktur mit geringem Stromverbrauch zu erreichen. Epson entwickelte und optimierte seinen eigenen Oszillator-IC und Heiz-IC, um die SC-Cut-Quarze im Ofen auf einer konstanten Temperatur zu halten und gleichzeitig den Stromverbrauch zu minimieren. Das Heizelement ist mit einem Klebstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit im OCXO-Gehäuse befestigt, um die innere Isolierung zu verbessern. Dies begrenzt den Wärmeverlust des Heiz-IC und hält den Stromverbrauch niedrig. Durch die Verwendung einer digitalen Methode zur Temperaturregelung der SC-Cut-Quarze anstelle der herkömmlichen analogen Methode konnten die Entwickler die Temperatur des Quarzresonators auch bei schwankenden Umgebungstemperaturen stabiler halten und so die Frequenz-/Temperatureigenschaften des OCXO von ±50 × 10-9 auf ±3 × 10-9 reduzieren. (4)
Frühere Produkte: 0,43 W bei 25 °C Entwicklungsprodukt: 0,2 W bei 25 °C
Diese Entwicklungen haben zu einem hochpräzisen OCXO geführt, der 56 % weniger Strom verbraucht (0,2 W bei 25 °C) als die früheren Produkte und 85 % kleiner ist (7,0 × 5,0 mm Größe). Diese Reduzierung des Stromverbrauchs ermöglicht eine schnellere Stabilisierung der Temperatur der SC-Cut-Quarze, wodurch die Frequenzstabilität beim Start im Vergleich zu den früheren Produkten um den Faktor 5 oder mehr reduziert wird.
Entwicklungsprodukt (Konzeptbild)
Muster des neuen OCXO werden ab April 2025 erhältlich sein.
Als führender Anbieter von Quarzen und Taktgebern wird Epson weiterhin Quarz-basierende Taktgeber anbieten, die den Anforderungen aller Arten von elektronischen Geräten und sozialer Infrastruktur gerecht werden.
Neue Produktfunktionen
Das International Timing and Sync Forum (ITSF)Das weltweit größte Forum zum Thema Zeitsynchronisation bringt Branchenexperten aus der ganzen Welt für drei Tage mit Vorträgen, Lösungsausstellungen und Networking zusammen. Zu den Rednern gehören Koryphäen von Endbenutzern, Betreibern und Geräteanbietern, die die neuesten Fortschritte und Herausforderungen von Zeitsynchronisationslösungen in einer Vielzahl von Branchen präsentieren.
Hauptspezifikationen des neuen Produkts
1 Epsons OCXO-Serie OG1409 (nicht mehr erhältlich)
2 Ofen: Ein Gerät, das das Innere der Kammer auf einer bestimmten konstanten Temperatur hält
3 AT-Schnittquarzet: Ein Quarzresonator mit einem Kristallchip, der aus einem Kristall hergestellt wird, der in einem bestimmten Winkel geschnitten ist, der als AT-Schnitt bezeichnet wird. Er deckt das Megahertz-Band (MHz) ab und ist der am häufigsten verwendete Quarzresonatortyp. AT-Schnittquarze haben eine Frequenz-/Temperaturcharakteristik einer kubischen Funktion mit einem Nulldurchgangspunkt nahe der Raumtemperatur, sodass sie hervorragende Temperatureigenschaften bieten.
4 10-9 bedeutet ein Teil pro Milliarde, und ±10 × 10-9 wird auch häufig als ±10 ppb bezeichnet.
5 PLL: Abkürzung für Phase Locked Loop, eine elektronische Schaltung, die eine gewünschte Ausgangsfrequenz erzeugt, die zu einem Taktsignal einer bestimmten Frequenz passt.
Über Epson Europe Electronics GmbH
Epson Europe Electronics GmbH ist eine Marketing-, Engineering- und Vertriebsgesellschaft der Seiko Epson Corporation, Japan. Seit der Firmengründung 1989 ist der Hauptsitz in München. Epson Europe Electronics GmbH hat ca. 50 Mitarbeiter, die den Vertrieb von Epson- Produkten unterstützen. Epson Europe Electronics GmbH vertreibt Produkte in Europa, Mittlerer Osten und Afrika und bietet „value added“ Service für Halbleiter, Sensoren, Sensor Systeme und Taktgeber in allen Märkten wie Industrie, Automotive, Medizintechnik und Kommunikationstechnik. Epson Produkte sind bekannt für „energy saving“, „low power“, kleinste Baugrößen und einer sehr kurzen Entwicklungs- und Produktionszeit. Informationen zu Epson Europe Electronics GmbH können im Internet unter www.epson-electronics.de abgerufen werden. Über Epson
Epson ist ein globaler Technologieführer, dessen innovative Konzepte von Effizienz, Kompaktheit und Präzision das Leben bereichern und dazu beitragen, eine bessere Welt zu schaffen. Das Unternehmen engagiert sich für die Lösung gesellschaftlicher Probleme durch Innovationen in den Bereichen Heim- und Bürodruck, kommerzieller und industrieller Druck, Fertigung, Visualisierung und Lifestyle. Epson will bis 2050 CO2-negativ sein und die Nutzung erschöpfbarer unterirdischer Ressourcen wie Öl und Metalle eliminieren. Der Jahresumsatz der globalen Epson-Gruppe unter der Führung der japanischen Seiko Epson Corporation übersteigt 1 Billion Yen. global.epson.com/
New product OG7050CAN Download |
