拉抬產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)　射頻組件高整合化趨勢(shì)成形

為突破RFID產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)久以來(lái)的超低毛利率，射頻組件廠商認(rèn)知唯有更高整合度的芯片方案，才有機(jī)會(huì)在利潤(rùn)微薄的射頻產(chǎn)業(yè)中爭(zhēng)取到最大的市場(chǎng)獲益。而手機(jī)基頻與射頻收發(fā)器是最早被整合成單芯片方案的關(guān)鍵零組件。 

目前由于基頻與射頻收發(fā)器的生產(chǎn)技術(shù)皆采用CMOS制程，加上數(shù)字基頻處理器間的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)接口DigRF問(wèn)世，使得基頻業(yè)者爭(zhēng)先推出整合數(shù)字基頻與射頻收發(fā)器的單芯片解決方案。其中，代表性廠商之一的德州儀器，于2006年北京舉行的無(wú)線通訊高峰會(huì)議上，即推出全新的OMAP-Vox單芯片解決方案，當(dāng)中eCosto單芯片平臺(tái)采用德州儀器的數(shù)字射頻處理(DRP)技術(shù)，該技術(shù)可將射頻收發(fā)器、模擬編譯碼器和數(shù)字基頻進(jìn)行整合，并在之后繼續(xù)應(yīng)用于超低價(jià)手機(jī)平臺(tái)LoCosto當(dāng)中。德州儀器亞洲區(qū)無(wú)線通訊產(chǎn)品協(xié)理宋國(guó)璋(圖1)表示，DRP技術(shù)除可大幅縮小電路板面積外，并可降低系統(tǒng)成本達(dá)25%以及有效延長(zhǎng)電池壽命。 

在基頻與射頻收發(fā)器單芯片出爐后，射頻組件供貨商亦希望能將功率放大器、雙工器、濾波器、天線開(kāi)關(guān)等射頻組件整合成單一芯片，惟因個(gè)別的射頻組件所采用的生產(chǎn)制程迥異，所以不利整合。即使現(xiàn)有技術(shù)可將大多數(shù)的射頻組件皆采用CMOS制程生產(chǎn)，但受限于物理特性，功率放大器僅能以砷化鎵制程制造，仍會(huì)使射頻組件在單芯片整合時(shí)遭遇瓶頸，如先前射頻收發(fā)器供貨商Silicon Labs曾嘗試采用CMOS制程開(kāi)發(fā)的功率放大器，試圖將其與整合數(shù)字基頻、射頻收發(fā)器整合為單芯片方案，最后仍是徒勞無(wú)功。 

然而，高整合化芯片畢竟仍為產(chǎn)業(yè)的大勢(shì)所趨，尤其在手機(jī)愈益講求輕、薄、短、小以及低價(jià)趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下，射頻組件廠商更汲汲營(yíng)營(yíng)于開(kāi)發(fā)高整合度的芯片方案，惟現(xiàn)今認(rèn)清技術(shù)能力的瓶頸，因此僅能采取可維持性價(jià)比優(yōu)勢(shì)的射頻模塊作為折衷方案。 

RF組件模塊化態(tài)勢(shì)成形 

現(xiàn)階段各大射頻組件供貨商模塊化產(chǎn)品紛紛出籠，依射頻模塊形式可區(qū)分為3種(表1)，一是前端模塊(FEM)；其二為功率開(kāi)關(guān)模塊(PSM)；再則是射頻收發(fā)模塊(Transceiver Module)。而不論是哪一種整合類型，都透露出手機(jī)射頻電路走向模塊整合化的市場(chǎng)需求。 

而各大廠在產(chǎn)品布局上則因?qū)＞I(lǐng)域的不同，策略上也呈現(xiàn)出不同走向。Skyworks大中華區(qū)資深總監(jiān)王諴晞指出，Skyworks今后產(chǎn)品線規(guī)畫，將持續(xù)提高射頻前端模塊的整合度，此外，亦將持續(xù)推出整合功率放大器模塊與天線開(kāi)關(guān)模塊的產(chǎn)品，另外，Skyworks要藉由假型高速電子移動(dòng)場(chǎng)效晶體管(pHEMT)技術(shù)，繼續(xù)將功率放大器與天線等相關(guān)組件進(jìn)行整合，現(xiàn)在已有整合控制器和天線開(kāi)關(guān)至功率放大器的產(chǎn)品，技術(shù)大幅領(lǐng)先其它同業(yè)。 

而相較于RFMD、Skyworks等射頻組件廠商而言，TriQuint特殊之處在于其透過(guò)購(gòu)并多家廠商后，成為目前產(chǎn)業(yè)中唯一擁有絕大多數(shù)射頻組件產(chǎn)品線的射頻組件公司，除了射頻收發(fā)器以外，TriQuint幾乎可滿足客戶一次購(gòu)足(One Stop Shopping)的需求，有利于其推出前端模塊與功率放大器模塊方案。TriQuint臺(tái)灣區(qū)總經(jīng)理黃正升說(shuō)明，TriQuint不投入射頻收發(fā)器市場(chǎng)的主要考慮，是希望能與基頻供貨商維持長(zhǎng)久的供貨關(guān)系，因?yàn)榛l與射頻為手機(jī)中最關(guān)鍵的兩大零組件，且既有的基頻廠商市場(chǎng)主導(dǎo)性強(qiáng)，在基頻與射頻收發(fā)器的技術(shù)發(fā)展也不斷增強(qiáng)，加上其所生產(chǎn)的射頻收發(fā)器已幾乎整合至基頻平臺(tái)解決方案中，若貿(mào)然進(jìn)軍此市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)未能與既有主要廠商匹敵，除喪失射頻收發(fā)器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力外，更因成為基頻廠商的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，而失去彼此間業(yè)務(wù)合作機(jī)會(huì)。 

而由于整合化趨勢(shì)的推進(jìn)，功率放大器模塊與天線開(kāi)關(guān)模塊都將進(jìn)一步整合至功率開(kāi)關(guān)模塊和射頻收發(fā)器模塊當(dāng)中，因此預(yù)估功率放大器模塊與天線開(kāi)關(guān)模塊市場(chǎng)需求量將會(huì)逐年衰退。工研院統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，以全球手機(jī)射頻出貨量觀之，整合天線開(kāi)關(guān)模塊、功率放大器模塊的功率開(kāi)關(guān)模塊，與整合射頻接收器芯片、SAW濾波器、低噪聲放大器的射頻收發(fā)器模塊，將成為手機(jī)射頻組件整合模式的主流。 

雖然現(xiàn)階段廠商為挽救產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，而走向高整合化模塊的局勢(shì)，但另一方面，王諴晞提到，除了提高成本優(yōu)勢(shì)外，現(xiàn)今射頻組件商所要面對(duì)的第二大挑戰(zhàn)即是選擇整合射頻組件的最佳制程。 

射頻組件制程持續(xù)演進(jìn) 

在射頻收發(fā)器方面，現(xiàn)階段大多數(shù)廠商選擇采用CMOS制程技術(shù)，并不斷朝技術(shù)更高的奈米制程邁進(jìn)，除了飛思卡爾以90奈米的CMOS制程來(lái)量產(chǎn)EDGE、3G的射頻收發(fā)器；德州儀器更加快步伐采用65奈米制程量產(chǎn)整合基頻處理器與射頻收發(fā)器的LoCosto平臺(tái)方案(圖2)。 

而與射頻收發(fā)器并列為射頻組件市場(chǎng)兩大關(guān)鍵零組件之一的功率放大器，則不同于被動(dòng)組件如開(kāi)關(guān)、濾波器采用砷化鎵pHEMT技術(shù)，而是以異質(zhì)接面雙極晶體管(HBT)生產(chǎn)，其線性效果佳、功率效益(Power Efficiency, PoE)高以及芯片體積小的特性，恰好符合日前要求體積輕薄短小、待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的行動(dòng)電話。市場(chǎng)估計(jì)，在3G市場(chǎng)快速起飛，未來(lái)HBT技術(shù)仍有很大的市場(chǎng)發(fā)揮空間。 

然而，就在3G市場(chǎng)蓬勃發(fā)展之際，射頻組件市場(chǎng)可與HBT技術(shù)相互較勁的新技術(shù)E-PFEMT也趁勢(shì)崛起。 

E-PFEMT為PFEMT的改良，其僅需一個(gè)電壓即可驅(qū)動(dòng)，適合3G行動(dòng)電話系統(tǒng)的應(yīng)用，并已威脅到HBT組件的發(fā)展，開(kāi)發(fā)的廠商有RFMD、飛思卡爾及Alpha(現(xiàn)在成為Skyworks)等公司。 

Skyworks在接收Alph的MESFET、pHEMT及HBT砷化鎵產(chǎn)品線與其技術(shù)后，也同時(shí)獲得Alph在2001年積極開(kāi)發(fā)的3元磷化鎵銦異結(jié)雙載子晶體管(InGaP HBT)產(chǎn)品。該技術(shù)為因應(yīng)更高頻段而生，其具有比HFET更高的增益值及較小的芯片尺寸，且可以在單一電壓下運(yùn)作。 

飛思卡爾半導(dǎo)體無(wú)線及行動(dòng)系統(tǒng)部射頻技術(shù)營(yíng)銷暨應(yīng)用經(jīng)理梁偉權(quán)表示，InGaP HBT為功率放大器及功率放大器模塊中的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)能提供極高效率超值功率放大器。目前同樣投入InGaP HBT研發(fā)的還有RFMD、TriQuint以及飛思卡爾等組件商，前者已于今年年初發(fā)表第二代磷化鎵銦異結(jié)雙載子晶體管(InGaP HBT)制程；TriQuint與飛思卡爾則有InGaP HBT的功率放大器系列產(chǎn)品推出市場(chǎng)。 

而在射頻產(chǎn)業(yè)高整合化趨勢(shì)下，可支持多頻多模設(shè)計(jì)的軟件定義無(wú)線電(SDR)技術(shù)，將成為未來(lái)手機(jī)射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要趨勢(shì)。 

SDR技術(shù)產(chǎn)業(yè)效應(yīng)有待考驗(yàn) 

 在無(wú)線通訊技術(shù)層出不窮的發(fā)展下，也帶動(dòng)無(wú)線設(shè)備對(duì)于多重?zé)o線接口與調(diào)變格式的需求跟著提升。尤其對(duì)于多重通訊系統(tǒng)的發(fā)展而言，若是無(wú)法針對(duì)各種無(wú)線通訊平臺(tái)建立兼容性與互通性，對(duì)于無(wú)線通訊的傳遞將有弊而無(wú)利。軟件定義無(wú)線電技術(shù)希望建構(gòu)一種共通平臺(tái)，允許通訊模式互相切換與互通，因而成為新一代行動(dòng)通訊系統(tǒng)的發(fā)展重心。 

軟件定義無(wú)線電的簡(jiǎn)單定義，是希望能在不同的通訊頻道與訊號(hào)調(diào)變方式中建立互通性，讓不同的通訊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行溝通，如藍(lán)牙(Bluetooth)、Zigbee、無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)(RFID)、全球微波存取互通接口(WiMAX)等的互通連結(jié)，也成為達(dá)到第四代行動(dòng)通訊系統(tǒng)(4G)的前提。 

而和軟件定義無(wú)線電正好對(duì)立的技術(shù)則是在射頻產(chǎn)業(yè)存在已久的硬件無(wú)線電，相較于硬件無(wú)線電，軟件定義無(wú)線電技術(shù)能夠在毋須變更硬件架構(gòu)下，協(xié)助相關(guān)人士調(diào)整頻率，直接透過(guò)軟件調(diào)變，省去硬設(shè)備的負(fù)擔(dān)。 

目前眾多主要的芯片和系統(tǒng)制造商，包括Alcatel、ADI、易利信、飛思卡爾和諾基亞皆不是SDR論壇的成員。事實(shí)上，先前在SDR市場(chǎng)積極投入的德州儀器也不是該論壇的成員。顯示射頻廠商對(duì)于該技術(shù)仍存有遲疑。 

初步探究可能的原因則在于架構(gòu)上，這些定義意味著收發(fā)器將只在數(shù)字域中執(zhí)行基頻與RF之間的上、下變頻轉(zhuǎn)換，因而減少到發(fā)射訊息信道功放的RF接口和用于接收路徑的低噪音放大器(LNA)，并最小化模擬濾波過(guò)程。由此可知，SDR技術(shù)將可能影響到現(xiàn)有射頻組件廠商的市場(chǎng)生存。 

因此多數(shù)的射頻組件硬件業(yè)者鮮少對(duì)于SDR發(fā)表言論，不過(guò)英飛凌射頻引擎事業(yè)處總經(jīng)理暨副總經(jīng)理Stefan Wolff認(rèn)為，軟件定義無(wú)線電技術(shù)是一個(gè)相當(dāng)有趣的方法，其在多重模式解決方案面臨相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題，并以聚合市場(chǎng)為目標(biāo)，在未來(lái)將是關(guān)鍵的市場(chǎng)，今天，可用的解決方案仍將持續(xù)面對(duì)技術(shù)上的問(wèn)題，其中降低耗電量為必須達(dá)成的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵，因此估計(jì)軟件定義無(wú)線電技術(shù)要邁入商業(yè)化，仍需要數(shù)年的時(shí)間，而英飛凌將密切注意此技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。 

即使現(xiàn)在業(yè)界已經(jīng)認(rèn)知SDR在訊號(hào)數(shù)字化處理方面表現(xiàn)出色，因此市場(chǎng)人士估計(jì)在未來(lái)短短5年內(nèi)，行動(dòng)電話就會(huì)有結(jié)合能靈活搜尋和使用可取用頻譜的SDR功能。 
但從SDR論壇成員的報(bào)告中強(qiáng)調(diào)的事實(shí)是，SDR的系統(tǒng)和芯片架構(gòu)，以及對(duì)SDR和認(rèn)知無(wú)線電的監(jiān)管體制，現(xiàn)都還處于早期開(kāi)發(fā)階段。由此可知，未來(lái)5年內(nèi)將很難看到SDR商品化的應(yīng)用。 

而接下來(lái)要探討在高整合化的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)下所帶來(lái)的另一大后續(xù)影響，則是在模塊整合度漸長(zhǎng)下，使得除了制程不同的功率放大器外，幾乎所有射頻組件都將完全整合至單一模塊內(nèi)，因此整合的射頻組件市占率將開(kāi)始下降(圖3)，日后引發(fā)的效應(yīng)將是迫使規(guī)模較小、技術(shù)能力不足與無(wú)主動(dòng)組件產(chǎn)品線支撐的被動(dòng)組件廠面臨購(gòu)并或淘汰的命運(yùn)。 

整合化趨勢(shì)漸長(zhǎng)  被動(dòng)組件商恐遭淘汰 

日本被動(dòng)組件商Murata是被動(dòng)組件產(chǎn)業(yè)的龍頭廠商，但近年來(lái)隨著射頻前端模塊與放大器模塊趨勢(shì)影響，致使其市場(chǎng)銷售量快速下滑，Murata的案例提供產(chǎn)業(yè)界一個(gè)市場(chǎng)的警訊。 

過(guò)去行動(dòng)電話設(shè)計(jì)中，射頻須透過(guò)中頻進(jìn)行降頻動(dòng)作，再將訊號(hào)送至基頻處理的態(tài)勢(shì)，在直接轉(zhuǎn)換技術(shù)(Direct Conversion)的成熟后卻發(fā)生大轉(zhuǎn)變，現(xiàn)在透過(guò)直接轉(zhuǎn)換的方式，就可將射頻端接收的數(shù)據(jù)直接下達(dá)至基頻，省去中頻的濾波器功能，藉此可簡(jiǎn)化手機(jī)設(shè)計(jì)人員在忙于應(yīng)付行動(dòng)電話輕薄、附屬功能多而增加線路設(shè)計(jì)復(fù)雜化的情況下，又須精簡(jiǎn)分離式組件使用數(shù)的情形。 

也為此，市場(chǎng)認(rèn)為，分離式的中頻濾波器將逐漸消失在行動(dòng)電話的設(shè)計(jì)之中。而這樣的發(fā)展，也對(duì)中頻濾波器的生產(chǎn)廠商造成莫大的壓力，如TriQuint合并Sawtek即是一例。根據(jù)中日社的觀察指出，發(fā)現(xiàn)2002年后應(yīng)用在GSM行動(dòng)電話方面的SAW濾波器使用量會(huì)大幅度的減少，相較于2001年的需求量足足少了三分之一，這項(xiàng)趨勢(shì)也促使中頻濾波器生產(chǎn)廠商將進(jìn)行產(chǎn)品轉(zhuǎn)型或另覓下游需求市場(chǎng)，抑或成為主動(dòng)組件商為求垂直整合策略下，購(gòu)并旗下的囊中物可能性極高。