LTE-A/5G設(shè)計(jì)蓄勢待發(fā) 射頻元件供應(yīng)商士氣大振

【導(dǎo)讀】射頻(RF)元件需求急速增長。先進(jìn)長程演進(jìn)計(jì)劃(LTE-Advanced， LTE-A)商轉(zhuǎn)啟動(dòng)，下一代5G標(biāo)準(zhǔn)亦蓄勢待發(fā)，驅(qū)動(dòng)行動(dòng)裝置射頻系統(tǒng)規(guī)格升級。系統(tǒng)廠為支援100MHz超大頻寬、四十個(gè)以上頻段并降低雜訊干擾，除計(jì)畫增加低雜訊放大器(LNA)和功率放大器(PA)等射頻元件用量外，亦將要求射頻前端模組(FAM)提高功能整合度，吸引晶片商加緊展開卡位。

摘要：  射頻(RF)元件需求急速增長。先進(jìn)長程演進(jìn)計(jì)劃(LTE-Advanced， LTE-A)商轉(zhuǎn)啟動(dòng)，下一代5G標(biāo)準(zhǔn)亦蓄勢待發(fā)，驅(qū)動(dòng)行動(dòng)裝置射頻系統(tǒng)規(guī)格升級。系統(tǒng)廠為支援100MHz超大頻寬、四十個(gè)以上頻段并降低雜訊干擾，除計(jì)畫增加低雜訊放大器(LNA)和功率放大器(PA)等射頻元件用量外，亦將要求射頻前端模組(FAM)提高功能整合度，吸引晶片商加緊展開卡位。

射頻元件需求急速增長。先進(jìn)長程演進(jìn)計(jì)劃(LTE-Advanced， LTE-A)商轉(zhuǎn)啟動(dòng)，下一代5G標(biāo)準(zhǔn)亦蓄勢待發(fā)，驅(qū)動(dòng)行動(dòng)裝置射頻系統(tǒng)規(guī)格升級。系統(tǒng)廠為支援100MHz超大頻寬、四十個(gè)以上頻段并降低雜訊干擾，除計(jì)劃增加低雜訊放大器(LNA)和功率放大器(PA)等射頻元件用量外，亦將要求射頻前端模組(FAM)提高功能整合度，吸引芯片商加緊展開卡位。

英飛凌(Infineon)電源管理及多元電子事業(yè)處射頻暨保護(hù)元件協(xié)理麥正奇表示，隨著多頻多模LTE及LTE-A設(shè)計(jì)加溫，手機(jī)廠對FAM各類元件如 PA、LNA、開關(guān)(Switch)和濾波器(Filter)等需求皆顯著攀升，進(jìn)而激勵(lì)硅鍺碳(SiGe:C)、砷化鎵(GaAs)和互補(bǔ)式金屬氧化部半導(dǎo)體(CMOS)射頻元件供應(yīng)商士氣大振，正相繼投入開發(fā)新產(chǎn)品。

據(jù)悉，除美、日和韓全面啟動(dòng)LTE商機(jī)外，中國大陸亦可望于今年下半年發(fā)出4G執(zhí)照，加速TD-LTE營運(yùn)，而臺灣也可望于年底順利發(fā)照，讓LTE進(jìn)入高速成長期，并朝國際漫游與可向下相容2G/3G的多頻多模規(guī)格發(fā)展。不僅如此，南韓、美國電信商近期更進(jìn)一步點(diǎn)燃LTE-A商轉(zhuǎn)戰(zhàn)火。

隨著行動(dòng)通訊技術(shù)不斷驅(qū)動(dòng)，行動(dòng)裝置射頻FAM也須在有限空間內(nèi)導(dǎo)入高整合設(shè)計(jì)。目前多頻多模LTE手機(jī)須支援十幾個(gè)頻段，搭載PA、LNA和射頻開關(guān)數(shù)量皆較3G手機(jī)倍增，其中PA需七至八顆、LNA和開關(guān)則需二十到三十顆;未來手機(jī)邁向更高速、頻寬更大且使用頻段更多元的LTE-A和5G，射頻元件用量更將三級跳，驅(qū)動(dòng)晶片商提高產(chǎn)品整合度，以縮減占位空間及功耗。

據(jù)分析，傳統(tǒng)砷化鎵射頻方案受限于製程特殊性，難與其他系統(tǒng)零組件整合，因此芯片商正猛踩油門推進(jìn)新一代制程與封裝技術(shù)。如英飛凌主攻硅鍺碳材料制程，并搭配小型晶圓級封裝(WLP)方案，打造高效能、高整合度且支援高頻切換的單晶微波積體電路(MMIC)LNA;而高通(Qualcomm)亦推出 CMOS PA，透過CMOS制程整合更多周邊元件。

據(jù)透露，硅鍺碳在射頻性能、品質(zhì)和可靠度表現(xiàn)方面皆可媲美砷化鎵，且更容易整合CMOS射頻開關(guān)或其他零組件;因此，這幾年硅鍺碳元件出貨量暴增，在 MMIC LNA市場的滲透率已與砷化鎵元件相當(dāng)。近期，英飛凌硅鍺碳MMIC LNA更順利打進(jìn)聯(lián)發(fā)科多頻多模LTE公板建議清單，可望在今年底至明年繼續(xù)提高市占率。

至于PA部分，其主掌射頻訊號發(fā)送須更高功率與穩(wěn)定度，目前仍以材料特性較佳的砷化鎵方案為主，但CMOS PA挾成本和功能整合度優(yōu)勢，未來則可望在低階手機(jī)市場崛起。此外，英飛凌亦已將硅鍺碳LNA加PA的系統(tǒng)封裝(SiP)或單芯片整合方案列入下一代產(chǎn)品藍(lán)圖，有助手機(jī)廠兼顧射頻性能與系統(tǒng)體積。

不過，由于LTE-A與5G規(guī)格尚未完全底定，業(yè)界亦傳出手機(jī)廠為達(dá)到高速高品質(zhì)傳輸效能，必須舍棄整合型射頻方案轉(zhuǎn)向分離式設(shè)計(jì);對此，麥正奇回應(yīng)，目前確實(shí)有射頻芯片商投入研究更前瞻的氮化鎵(GaN)制程，并以外掛方式提升射頻系統(tǒng)功能，但是射頻元件整合一向是產(chǎn)品降價(jià)和省電的關(guān)鍵，因此仍須等通訊標(biāo)準(zhǔn)定論后，才能依規(guī)格需求找出最佳的設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)。

 

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