加速LTE-A/5G设计　射频LNA/PA需求爆发

    射频(RF)元件需求急速增长。先进长程演进计划(LTE-Advanced, LTE-A)商转启动，下一代5G标准亦蓄势待发，驱动行动装置射频系统规格升级。系统厂为支援100MHz超大频宽、四十个以上频段并降低杂讯干扰，除计划增加低杂讯放大器(LNA)和功率放大器(PA)等射频元件用量外，亦将要求射频前端模组(FAM)提高功能整合度，吸引晶片商加紧展开卡位。 

    英飞凌(Infineon)电源管理及多元电子事业处射频暨保护元件协理麦正奇表示，随着多频多模LTE及LTE-A设计加温，手机厂对FAM各类元件如PA、LNA、开关(Switch)和滤波器(Filter)等需求皆显著攀升，进而激励矽锗碳(SiGe:C)、砷化镓(GaAs)和互补式金属氧化部半导体(CMOS)射频元件供应商士气大振，正相继投入开发新产品。 

    据悉，除美、日和韩全面启动LTE商转外，中国大陆亦可望于今年下半年发出4G执照，加速TD-LTE营运，而台湾也可望于年底顺利发照，让LTE进入高速成长期，并朝国际漫游与可向下相容2G/3G的多频多模规格发展。不仅如此，南韩、美国电信商近期更进一步点燃LTE-A商转战火。 

    随着行动通讯技术不断「加料」，行动装置射频FAM也须在有限空间内导入高整合设计。目前多频多模LTE手机须支援十几个频段，搭载PA、LNA和射频开关数量皆较3G手机倍增，其中PA需七至八颗、LNA和开关则需二十到三十颗；未来手机迈向更高速、频宽更大且使用频段更多元的LTE-A和5G，射频元件用量更将三级跳，驱动晶片商提高产品整合度，以缩减占位空间及功耗。 

    麦正奇分析，传统砷化镓射频方案受限于制程特殊性，难与其他系统零组件整合，因此晶片商正猛踩油门推进新一代制程与封装技术。如英飞凌主攻矽锗碳材料制程，并搭配小型晶圆级封装(WLP)方案，打造高效能、高整合度且支援高频切换的单晶微波积体电路(MMIC)LNA；而高通(Qualcomm)亦推出CMOS PA，透过CMOS制程整合更多周边元件。 

    麦正奇透露，矽锗碳在射频性能、品质和可靠度表现方面皆可媲美砷化镓，且更容易整合CMOS射频开关或其他零组件；因此，这几年矽锗碳元件出货量暴冲，在MMIC LNA市场的渗透率已与砷化镓元件相当。近期，英飞凌矽锗碳MMIC LNA更顺利打进联发科多频多模LTE公板建议清单，可望在今年底至明年继续提高市占率。 

    至于PA部分，麦正奇认为，其主掌射频讯号发送须更高功率与稳定度，目前仍以材料特性较佳的砷化镓方案为主，但CMOS PA挟成本和功能整合度优势，未来则可望在低阶手机市场崛起。此外，英飞凌亦已将矽锗碳LNA加PA的系统封装(SiP)或单晶片整合方案列入下一代产品蓝图，有助手机厂兼顾射频性能与系统体积。 

    不过，由于LTE-A与5G规格尚未完全底定，业界亦传出手机厂为达到高速高品质传输效能，必须舍弃整合型射频方案转向分离式设计；对此，麦正奇回应，目前确实有射频晶片商投入研究更前瞻的氮化镓(GaN)制程，并以外挂方式提升射频系统功能，但是元件整合一向是产品降价和省电的关键，因此仍须等通讯标准定论后，才能依规格需求找出最佳的设计平衡点。