拉抬产品价格竞争优势　射频组件高整合化趋势成形

为突破RFID产业长久以来的超低毛利率，射频组件厂商认知唯有更高整合度的芯片方案，才有机会在利润微薄的射频产业中争取到最大的市场获益。而手机基频与射频收发器是最早被整合成单芯片方案的关键零组件。 

目前由于基频与射频收发器的生产技术皆采用CMOS制程，加上数字基频处理器间的开放标准接口DigRF问世，使得基频业者争先推出整合数字基频与射频收发器的单芯片解决方案。其中，代表性厂商之一的德州仪器，于2006年北京举行的无线通讯高峰会议上，即推出全新的OMAP-Vox单芯片解决方案，当中eCosto单芯片平台采用德州仪器的数字射频处理(DRP)技术，该技术可将射频收发器、模拟编译码器和数字基频进行整合，并在之后继续应用于超低价手机平台LoCosto当中。德州仪器亚洲区无线通讯产品协理宋国璋(图1)表示，DRP技术除可大幅缩小电路板面积外，并可降低系统成本达25%以及有效延长电池寿命。 

在基频与射频收发器单芯片出炉后，射频组件供货商亦希望能将功率放大器、双工器、滤波器、天线开关等射频组件整合成单一芯片，惟因个别的射频组件所采用的生产制程迥异，所以不利整合。即使现有技术可将大多数的射频组件皆采用CMOS制程生产，但受限于物理特性，功率放大器仅能以砷化镓制程制造，仍会使射频组件在单芯片整合时遭遇瓶颈，如先前射频收发器供货商Silicon Labs曾尝试采用CMOS制程开发的功率放大器，试图将其与整合数字基频、射频收发器整合为单芯片方案，最后仍是徒劳无功。 

然而，高整合化芯片毕竟仍为产业的大势所趋，尤其在手机愈益讲求轻、薄、短、小以及低价趋势的驱动下，射频组件厂商更汲汲营营于开发高整合度的芯片方案，惟现今认清技术能力的瓶颈，因此仅能采取可维持性价比优势的射频模块作为折衷方案。 

RF组件模块化态势成形 

现阶段各大射频组件供货商模块化产品纷纷出笼，依射频模块形式可区分为3种(表1)，一是前端模块(FEM)；其二为功率开关模块(PSM)；再则是射频收发模块(Transceiver Module)。而不论是哪一种整合类型，都透露出手机射频电路走向模块整合化的市场需求。 

而各大厂在产品布局上则因专精领域的不同，策略上也呈现出不同走向。Skyworks大中华区资深总监王諴晞指出，Skyworks今后产品线规画，将持续提高射频前端模块的整合度，此外，亦将持续推出整合功率放大器模块与天线开关模块的产品，另外，Skyworks要藉由假型高速电子移动场效晶体管(pHEMT)技术，继续将功率放大器与天线等相关组件进行整合，现在已有整合控制器和天线开关至功率放大器的产品，技术大幅领先其它同业。 

而相较于RFMD、Skyworks等射频组件厂商而言，TriQuint特殊之处在于其透过购并多家厂商后，成为目前产业中唯一拥有绝大多数射频组件产品线的射频组件公司，除了射频收发器以外，TriQuint几乎可满足客户一次购足(One Stop Shopping)的需求，有利于其推出前端模块与功率放大器模块方案。TriQuint台湾区总经理黄正升说明，TriQuint不投入射频收发器市场的主要考虑，是希望能与基频供货商维持长久的供货关系，因为基频与射频为手机中最关键的两大零组件，且既有的基频厂商市场主导性强，在基频与射频收发器的技术发展也不断增强，加上其所生产的射频收发器已几乎整合至基频平台解决方案中，若贸然进军此市场发现技术未能与既有主要厂商匹敌，除丧失射频收发器的市场竞争力外，更因成为基频厂商的竞争对手，而失去彼此间业务合作机会。 

而由于整合化趋势的推进，功率放大器模块与天线开关模块都将进一步整合至功率开关模块和射频收发器模块当中，因此预估功率放大器模块与天线开关模块市场需求量将会逐年衰退。工研院统计数据显示，以全球手机射频出货量观之，整合天线开关模块、功率放大器模块的功率开关模块，与整合射频接收器芯片、SAW滤波器、低噪声放大器的射频收发器模块，将成为手机射频组件整合模式的主流。 

虽然现阶段厂商为挽救产品价格竞争力，而走向高整合化模块的局势，但另一方面，王諴晞提到，除了提高成本优势外，现今射频组件商所要面对的第二大挑战即是选择整合射频组件的最佳制程。 

射频组件制程持续演进 

在射频收发器方面，现阶段大多数厂商选择采用CMOS制程技术，并不断朝技术更高的奈米制程迈进，除了飞思卡尔以90奈米的CMOS制程来量产EDGE、3G的射频收发器；德州仪器更加快步伐采用65奈米制程量产整合基频处理器与射频收发器的LoCosto平台方案(图2)。 

而与射频收发器并列为射频组件市场两大关键零组件之一的功率放大器，则不同于被动组件如开关、滤波器采用砷化镓pHEMT技术，而是以异质接面双极晶体管(HBT)生产，其线性效果佳、功率效益(Power Efficiency, PoE)高以及芯片体积小的特性，恰好符合日前要求体积轻薄短小、待机时间长的行动电话。市场估计，在3G市场快速起飞，未来HBT技术仍有很大的市场发挥空间。 

然而，就在3G市场蓬勃发展之际，射频组件市场可与HBT技术相互较劲的新技术E-PFEMT也趁势崛起。 

E-PFEMT为PFEMT的改良，其仅需一个电压即可驱动，适合3G行动电话系统的应用，并已威胁到HBT组件的发展，开发的厂商有RFMD、飞思卡尔及Alpha(现在成为Skyworks)等公司。 

Skyworks在接收Alph的MESFET、pHEMT及HBT砷化镓产品线与其技术后，也同时获得Alph在2001年积极开发的3元磷化镓铟异结双载子晶体管(InGaP HBT)产品。该技术为因应更高频段而生，其具有比HFET更高的增益值及较小的芯片尺寸，且可以在单一电压下运作。 

飞思卡尔半导体无线及行动系统部射频技术营销暨应用经理梁伟权表示，InGaP HBT为功率放大器及功率放大器模块中的关键技术，该技术能提供极高效率超值功率放大器。目前同样投入InGaP HBT研发的还有RFMD、TriQuint以及飞思卡尔等组件商，前者已于今年年初发表第二代磷化镓铟异结双载子晶体管(InGaP HBT)制程；TriQuint与飞思卡尔则有InGaP HBT的功率放大器系列产品推出市场。 

而在射频产业高整合化趋势下，可支持多频多模设计的软件定义无线电(SDR)技术，将成为未来手机射频系统设计的重要趋势。 

SDR技术产业效应有待考验 

 在无线通讯技术层出不穷的发展下，也带动无线设备对于多重无线接口与调变格式的需求跟着提升。尤其对于多重通讯系统的发展而言，若是无法针对各种无线通讯平台建立兼容性与互通性，对于无线通讯的传递将有弊而无利。软件定义无线电技术希望建构一种共通平台，允许通讯模式互相切换与互通，因而成为新一代行动通讯系统的发展重心。 

软件定义无线电的简单定义，是希望能在不同的通讯频道与讯号调变方式中建立互通性，让不同的通讯标准进行沟通，如蓝牙(Bluetooth)、Zigbee、无线射频识别系统(RFID)、全球微波存取互通接口(WiMAX)等的互通连结，也成为达到第四代行动通讯系统(4G)的前提。 

而和软件定义无线电正好对立的技术则是在射频产业存在已久的硬件无线电，相较于硬件无线电，软件定义无线电技术能够在毋须变更硬件架构下，协助相关人士调整频率，直接透过软件调变，省去硬设备的负担。 

目前众多主要的芯片和系统制造商，包括Alcatel、ADI、易利信、飞思卡尔和诺基亚皆不是SDR论坛的成员。事实上，先前在SDR市场积极投入的德州仪器也不是该论坛的成员。显示射频厂商对于该技术仍存有迟疑。 

初步探究可能的原因则在于架构上，这些定义意味着收发器将只在数字域中执行基频与RF之间的上、下变频转换，因而减少到发射讯息信道功放的RF接口和用于接收路径的低噪音放大器(LNA)，并最小化模拟滤波过程。由此可知，SDR技术将可能影响到现有射频组件厂商的市场生存。 

因此多数的射频组件硬件业者鲜少对于SDR发表言论，不过英飞凌射频引擎事业处总经理暨副总经理Stefan Wolff认为，软件定义无线电技术是一个相当有趣的方法，其在多重模式解决方案面临相当复杂的问题，并以聚合市场为目标，在未来将是关键的市场，今天，可用的解决方案仍将持续面对技术上的问题，其中降低耗电量为必须达成的竞争关键，因此估计软件定义无线电技术要迈入商业化，仍需要数年的时间，而英飞凌将密切注意此技术领域的发展。 

即使现在业界已经认知SDR在讯号数字化处理方面表现出色，因此市场人士估计在未来短短5年内，行动电话就会有结合能灵活搜寻和使用可取用频谱的SDR功能。 
但从SDR论坛成员的报告中强调的事实是，SDR的系统和芯片架构，以及对SDR和认知无线电的监管体制，现都还处于早期开发阶段。由此可知，未来5年内将很难看到SDR商品化的应用。 

而接下来要探讨在高整合化的产业趋势下所带来的另一大后续影响，则是在模块整合度渐长下，使得除了制程不同的功率放大器外，几乎所有射频组件都将完全整合至单一模块内，因此整合的射频组件市占率将开始下降(图3)，日后引发的效应将是迫使规模较小、技术能力不足与无主动组件产品线支撑的被动组件厂面临购并或淘汰的命运。 

整合化趋势渐长  被动组件商恐遭淘汰 

日本被动组件商Murata是被动组件产业的龙头厂商，但近年来随着射频前端模块与放大器模块趋势影响，致使其市场销售量快速下滑，Murata的案例提供产业界一个市场的警讯。 

过去行动电话设计中，射频须透过中频进行降频动作，再将讯号送至基频处理的态势，在直接转换技术(Direct Conversion)的成熟后却发生大转变，现在透过直接转换的方式，就可将射频端接收的数据直接下达至基频，省去中频的滤波器功能，藉此可简化手机设计人员在忙于应付行动电话轻薄、附属功能多而增加线路设计复杂化的情况下，又须精简分离式组件使用数的情形。 

也为此，市场认为，分离式的中频滤波器将逐渐消失在行动电话的设计之中。而这样的发展，也对中频滤波器的生产厂商造成莫大的压力，如TriQuint合并Sawtek即是一例。根据中日社的观察指出，发现2002年后应用在GSM行动电话方面的SAW滤波器使用量会大幅度的减少，相较于2001年的需求量足足少了三分之一，这项趋势也促使中频滤波器生产厂商将进行产品转型或另觅下游需求市场，抑或成为主动组件商为求垂直整合策略下，购并旗下的囊中物可能性极高。