LTE-A頻段複雜度提升 RF前端成晶片商猛攻方向

射頻(RF)前端元件重要性遽增。先進長程演進計畫(LTE-A)採用載波聚合(Carrier Aggregation)與多重輸入多重輸出(MIMO)技術，實現高達300Mbit/s的傳送速率，但也同時提高射頻子系統設計複雜度，因此晶片商已積極開發能覆蓋更多頻段的射頻前端方案，以降低客戶開發門檻。

射頻(RF)前端方案將成為長程演進計畫(LTE)晶片商拓展市占的重要武器。高通(Qualcomm)為持續提升於全球LTE市場的影響力，除已推出支援Category 6傳送速率的進階長程演進計畫(LTE-A)晶片組外，更讓旗下處理器及高通參考設計(QRD)皆開始支援其自有的RF360射頻前端方案，藉此協助行動裝置製造商更簡單地推出支援多頻多模的終端產品。

高通全球副總裁暨臺灣區總裁張力行表示，美國AT&T、德國電信(Deutsche Telekom)、法國Orange等全球多家電信商，皆計畫於今年第四季推出LTE-A CAT6商用網路，最高可以利用載波聚合(Carrier Aggregation)技術支援300Mbit/s的資料傳輸率，因此下半年消費者將可以購買到內建支援CAT6標準資料機(Modem)的智慧型手機及平板電腦等。

張力行進一步指出，隨著應用市場持續推展，LTE-A技術亦須不斷演進，以完善使用者體驗。有鑑於此，第三代合作夥伴計畫(3GPP)已於去年第四季定義超過六十五種的載波聚合頻段組合，其中包括五十一種跨頻(Inter-band)及十四種同頻(Intra-band)排列組合，可讓電信營運商就自有頻段區間選擇兩個或三個載波，甚至是跨分頻雙工(FDD)/分時多工(TDD)-LTE頻段進行整並，以提升傳送速率表現。 事實上，由於LTE-A時代各家電信商所採用的蜂巢式通訊技術(Cellular Mode)及頻段將益趨複雜，行動裝置製造商多半的做法系依照不同地區支援的多頻多模情形，以覆蓋不同頻段的射頻前端方案推出超過十種的單品(SKU)，但此舉將造成額外的終端開發成本。

LTE網路頻段的多樣性將提高RF元件及資料機的設計複雜度
張力行強調，處理器廠商于LTE-A市場競技的重點已不局限於資料機與應用處理器的技術，更將延伸至射頻前端，因此，高通自去年開始跨足射頻前端解決方案設計，並推出RF360方案。

高通的RF360前端解決方案分為三大部分--天線調諧器(Antenna Tuner)、封包功率追蹤晶片(Envelope Power Tracker)，以及採用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)制程的整合型功率放大器;其中，功率放大器又分為整合天線切換器的多頻多模功率放大器(Multi-band Power Amplifier, MMMB PA)--QFE2320，以及整合發送器/接收器(Transmitter/Receiver)模式切換器的高頻MMMB PA--QFE2340。

高通RF360前端解決方案優勢
據瞭解，去年底Google推出的Nexus 5手機已率先導入高通的封包追蹤晶片組--QFE1100，藉此降低行動裝置PA發熱及耗電情形;而今年2月中興發佈的旗艦手機Grand S II LTE，則採用了整套的RF360方案。

高通指出，RF360方案不僅擁有小尺寸優勢，且可覆蓋全球所有的2G/3G/4G蜂巢式通訊技術及頻段組合，包括LTE TDD/FDD、寬頻分碼多工/演進式高速封包存取(WCDMA/HSPA+)、CDMA 1x、分時-同步分碼多重存取(TD-SCDMA)及全球行動通訊系統/增強資料率演進(GSM/EDGE)，以及700MHz?2,700MHz的頻段，因此製造商可以單一SKU向全球市場銷售。

展望未來，高通驍龍(Snapdragon)410、Snapdragon 610、Snapdragon 615等處理器系列的QRD平臺皆已支援RF360前端解決方案，而該公司針對高端行動裝置所推出的64位元元晶片組Snapdragon 810及808系列亦支援該方案。顯而易見，高通將以RF360前端解決方案與其他處理器廠拉開競爭差距，於頻段日益複雜的LTE-A市場中站穩腳步。

值得一提的是，高通RF360前端解決方案正式獲中興旗艦級手機Grand S II LTE採用，意味其CMOS PA技術已可滿足LTE市場的高頻操作性能需求。未來在高通大力推廣RF360方案的推助下，CMOS PA將于支援LTE及LTE-A載波聚合技術的行動裝置市場中快速提高滲透率。

高通炮火全開　CMOS PA快速崛起
高通臺灣區行銷總監李承洲表示，高通去年雖已發佈RF360前端方案，但僅先推出封包功率追蹤晶片--QFE1100及可配置天線匹配諧振器(Configurable Antenna Matching Tuner)--QFE1510，至今年初整合天線切換器(Antenna Switch)的CMOS PA問世後，全系列產品才全數到位。

中興最新的旗艦機Grand S II LTE，系最先導入完整RF360方案的智慧型手機。此外，目前還有超過十五家OEM、多達七十五款的行動裝置已採用RF360進行導入設計，預計今年下半年或明年相關終端產品即可陸續出籠;顯見CMOS PA效能已可滿足LTE市場的高頻操作要求，未來在智慧型手機市場中的能見度將可顯著攀升。

據瞭解，由於全球通訊市場頻段需求分歧，高通將CMOS PA分為QFE2320及QFE2340兩種版本;前者支援六個中低頻頻段，後者則支援四個高頻頻段，因此行動裝置製造商可依照產品發佈地區頻段變化，選擇任一顆導入或同時將兩顆整合至RF360前端方案中。

另一方面，QFE2320整合PA與天線切換器的設計可簡化繞線(Routing)、降低前端設計中的RF元件數，並縮小印刷電路板(PCB)占位面積;至於QFE2340則採用全球首次商用化的晶圓級奈米規格封裝(Wafer Level Nano Scale Package, WL NSP)，整合發送器/接收器(Transmitter/Receiver)模式切換器。

高通的CMOS PA迅速於LTE行動裝置市場崛起，勢必對既有的砷化鎵(GaAs)PA業者造成出貨量衝擊。目前GaAs PA主要業者包括Skyworks、RFMD、安華高(Avago)等，皆已積極提高CMOS PA方案的產品比重。
如Skyworks與RFMD已先後透過收購CMOS PA廠商強化佈局。Skyworks於2009年收購Axiom Microdevices，並推出支援GSM 850/900/1800/1900等四個頻段的CMOS PA;RFMD則於2012年收購Amalfi以強化該公司於CMOS PA的技術實力，並於去年8月底宣佈其超低價(Ultra-low Cost)CMOS PA出貨量已突破一百萬顆的紀錄。RFMD指出，CMOS PA市場擴張速度十分快速，因此該公司已著手建議既有的2G功率放大器(含GaAs及CMOS)客戶轉移至超低成本CMOS PA方案，希望可以在2014年會計年度達到一億顆的出貨量。

值得注意的是，在CMOS PA以低價優勢全面進駐3G/4G市場後，行動裝置射頻市場將呈現新的局面，主要是濾波器(Filter)將一舉成為射頻系統中成本最高的元件，特別是高頻體聲波(Bulk Acoustic Wave, BAW)濾波器。以支援全球漫遊服務的LTE手機為例，其導入的表面聲波(Surface Acoustic Wave, SAW)濾波器售價約3美元、BAW約3.5美元，而CMOS PA成本則為2美元，因此可見GaAs PA廠商Skyworks已開始展開新一輪商業佈局，將與Panasonic聯手搶攻高效能濾波器市場。

Skyworks出資　進軍高端濾波器市場
Skyworks與Panasonic宣佈雙方將組合資公司，共同設計、開發並提供高效能濾波器，包括表面聲波及溫度補償SAW元件方案。

Skyworks總裁暨執行長David J. Aldrich指出，此合資公司奠基于Panasonic於聲波濾波及壓電(Piezoelectric)的技術，並擴展Skyworks產品的廣度與整合技術，雙方將致力於提供高效能、低成本及最快上市的解決方案。不僅如此，Skyworks此次與Panasonic的合資企業與雙方在高頻體聲波濾波器市場的策略投資互補，換言之，現在兩間公司將可以開發針對各種頻段組合(Band Configuration)的客制化方案，橫跨高、中、低頻率。

使用者對常時開啟(Always-on)連結的依賴以及持續增加的資料量，皆讓頻段數目及4G LTE技術的需求快速攀升。事實上，3GPP已提出超過四十五個頻段，而多頻段的通訊環境將顯著帶動濾波器的出貨成長，尤其是能實現頻段緊密堆疊(Dense Packing)的高效能溫度補償SAW。此外，其他持續運作的元件包括全球衛星定位系統(GPS)、無線區域網路(Wi-Fi)、藍牙(Bluetooth)以及蜂巢式無線電(Cellular Radio)等，將遭遇須共同存在的設計挑戰，因而讓高品質濾波器愈顯重要。

Panasonic晶片元件事業群總監Shigeru Ono表示，新合資公司將可利用雙方的核心強項在濾波器市場創造更好的表現，並挹注更多營收，同時嘉惠客戶與員工。

據瞭解，Skyworks與Panasonic的合資公司將任用五百九十名員工，總部將設置於日本大阪。新的合資公司中，Skyworks將掌有66%的股權，Panasonic方面則系34%。這項交易尚包括Panasonic濾波器分部的產品、營運資金(Working Capital)、製造設備及矽智財(IP);雙方預計在今年第三季完成所有交易事項。

由高通、Skyworks及Panasonic最新的市場動態中不難看出，射頻前端方案包括PA、封包追蹤器以及濾波器等，已成為繼應用處理器與資料機後，半導體廠商最關注的一塊領域，希望能藉此於頻譜組合益趨複雜的LTE-A市場中協助客戶產品能漫遊全球，提升用戶使用體驗。


#資料來源：http://www.teema.org.tw/industry-information-detail.aspx?infoid=10959



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