LTE-A頻段復(fù)雜度提升，芯片商猛攻RF前端 - 全文

　　射頻（RF）前端方案將成為長(zhǎng)程演進(jìn)計(jì)劃（LTE）芯片商拓展市占的重要武器。高通（Qualcomm）為持續(xù)提升于全球LTE市場(chǎng)的影響力，除已推出支援Category 6傳輸速度的進(jìn)階長(zhǎng)程演進(jìn)計(jì)劃（LTE-A）芯片組外，更讓旗下處理器及高通參考設(shè)計(jì)（QRD）皆開始支援其自有的RF360射頻前端方案，藉此協(xié)助移動(dòng)設(shè)備制造商更簡(jiǎn)單地推出支援多頻多模的終端產(chǎn)品。

　　高通全球副總裁暨***區(qū)總裁張力行（圖1）表示，美國(guó)AT&T、德國(guó)電信（Deutsche Telekom）、法國(guó)Orange等全球多家電信商，皆計(jì)劃于今年第四季推出LTE-A CAT6商用網(wǎng)路，最高可以利用載波聚合（Carrier Aggregation）技術(shù)支援300Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸率，因此下半年消費(fèi)者將可以購(gòu)買到內(nèi)建支援CAT6標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)機(jī)（Modem）的智能手機(jī)及平板電腦等。

　　圖1　高通全球副總裁暨***區(qū)總裁張力行指出，Snapdragon 810與808處理器均采用20納米制程制造，同時(shí)支援RF360前端方案。

　　張力行進(jìn)一步指出，隨著應(yīng)用市場(chǎng)持續(xù)推展，LTE-A技術(shù)亦須不斷演進(jìn)，以完善使用者體驗(yàn)。有鑒于此，第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）已于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(yíng)運(yùn)商就自有頻段區(qū)間選擇兩個(gè)或三個(gè)載波，甚至是跨分頻雙工（FDD）/分時(shí)多工（TDD）-LTE頻段進(jìn)行整并，以提升傳輸速度表現(xiàn)。事實(shí)上，由于LTE-A時(shí)代各家電信商所采用的蜂巢式通訊技術(shù)（Cellular Mode）及頻段將益趨復(fù)雜（圖2），移動(dòng)設(shè)備制造商多半的做法係依照不同地區(qū)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(fā)成本。

　　圖2　LTE網(wǎng)路頻段的多樣性將提高RF元件及數(shù)據(jù)機(jī)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。資料來源：高通

　　張力行強(qiáng)調(diào)，處理器廠商于LTE-A市場(chǎng)競(jìng)技的重點(diǎn)已不局限于數(shù)據(jù)機(jī)與應(yīng)用處理器的技術(shù)，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(shè)計(jì)，并推出RF360方案。

　　高通的RF360前端解決方案分為三大部分（圖3）--天線調(diào)諧器（Antenna Tuner）、封包功率追蹤芯片（Envelope Power Tracker），以及采用互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)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(fā)送器/接收器（Transmitter/Receiver）模式切換器的高頻MMMB PA--QFE2340。

　　圖3　高通RF360前端解決方案優(yōu)勢(shì)? 資料來源：高通

　　據(jù)了解，去年底Google推出的Nexus 5手機(jī)已率先導(dǎo)入高通的封包追蹤芯片組--QFE1100，藉此降低移動(dòng)設(shè)備PA發(fā)熱及耗電情形；而今年2月中興發(fā)布的旗艦手機(jī)Grand S II LTE，則采用了整套的RF360方案。

　　高通指出，RF360方案不僅擁有小尺寸優(yōu)勢(shì)，且可覆蓋全球所有的2G/3G/4G蜂巢式通訊技術(shù)及頻段組合，包括LTE TDD/FDD、寬頻分碼多工/演進(jìn)式高速封包存取（WCDMA/HSPA+）、CDMA 1x、分時(shí)-同步分碼多重存取（TD-SCDMA）及全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)/增強(qiáng)數(shù)據(jù)率演進(jìn)（GSM/EDGE），以及700MHz？2，700MHz的頻段，因此制造商可以單一SKU向全球市場(chǎng)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(tái)皆已支援RF360前端解決方案，而該公司針對(duì)高端移動(dòng)設(shè)備所推出的64位元芯片組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(jìng)爭(zhēng)差距，于頻段日益復(fù)雜的LTE-A市場(chǎng)中站穩(wěn)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(jí)手機(jī)Grand S II LTE采用，意味其CMOS PA技術(shù)已可滿足LTE市場(chǎng)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(shù)的移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)中快速提高滲透率。

　　高通砲火全開　CMOS PA快速崛起

　　高通***區(qū)行銷總監(jiān)李承洲表示，高通去年雖已發(fā)布RF360前端方案，但僅先推出封包功率追蹤芯片--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問世后，全系列產(chǎn)品才全數(shù)到位。

　　中興最新的旗艦機(jī)Grand S II LTE，係最先導(dǎo)入完整RF360方案的智能手機(jī)。此外，目前還有超過十五家OEM、多達(dá)七十五款的移動(dòng)設(shè)備已采用RF360進(jìn)行導(dǎo)入設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)今年下半年或明年相關(guān)終端產(chǎn)品即可陸續(xù)出籠；顯見CMOS PA效能已可滿足LTE市場(chǎng)的高頻操作要求，未來在智能手機(jī)市場(chǎng)中的能見度將可顯著攀升。

　　據(jù)了解，由于全球通訊市場(chǎng)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(gè)中低頻頻段，后者則支援四個(gè)高頻頻段，因此移動(dòng)設(shè)備制造商可依照產(chǎn)品發(fā)布地區(qū)頻段變化，選擇任一顆導(dǎo)入或同時(shí)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(shè)計(jì)可簡(jiǎn)化繞線（Routing）、降低前端設(shè)計(jì)中的RF元件數(shù)，并縮小印刷電路板（PCB）占位面積；至于QFE2340則采用全球首次商用化的晶圓級(jí)納米規(guī)格封裝（Wafer Level Nano Scale Package， WL NSP），整合發(fā)送器/接收器（Transmitter/Receiver）模式切換器。

　　高通的CMOS PA迅速于LTE移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)崛起，勢(shì)必對(duì)既有的砷化鎵（GaAs）PA業(yè)者造成出貨量衝擊。目前GaAs PA主要業(yè)者包括Skyworks、RFMD、安華高（Avago）等，皆已積極提高CMOS PA方案的產(chǎn)品比重。

　　如Skyworks與RFMD已先后透過收購(gòu)CMOS PA廠商強(qiáng)化布局。Skyworks于2009年收購(gòu)Axiom Microdevices，并推出支援GSM 850/900/1800/1900等四個(gè)頻段的CMOS PA；RFMD則于2012年收購(gòu)Amalfi以強(qiáng)化該公司于CMOS PA的技術(shù)實(shí)力，并于去年8月底宣布其超低價(jià)（Ultra-low Cost）CMOS PA出貨量已突破一百萬顆的紀(jì)錄。RFMD指出，CMOS PA市場(chǎng)擴(kuò)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(zhuǎn)移至超低成本CMOS PA方案，希望可以在2014年會(huì)計(jì)年度達(dá)到一億顆的出貨量。

　　值得注意的是，在CMOS PA以低價(jià)優(yōu)勢(shì)全面進(jìn)駐3G/4G市場(chǎng)后，移動(dòng)設(shè)備射頻市場(chǎng)將呈現(xiàn)新的局面，主要是濾波器（Filter）將一舉成為射頻系統(tǒng)中成本最高的元件，特別是高頻體聲波（Bulk Acoustic Wave， BAW）濾波器。以支援全球漫游服務(wù)的LTE手機(jī)為例，其導(dǎo)入的表面聲波（Surface Acoustic Wave， SAW）濾波器售價(jià)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(yè)布局，將與Panasonic聯(lián)手搶攻高效能濾波器市場(chǎng)。

　　Skyworks出資　進(jìn)軍高端濾波器市場(chǎng)

　　Skyworks與Panasonic宣布雙方將組合資公司，共同設(shè)計(jì)、開發(fā)并提供高效能濾波器，包括表面聲波及溫度補(bǔ)償SAW元件方案。

　　Skyworks總裁暨執(zhí)行長(zhǎng)David J. Aldrich指出，此合資公司奠基于Panasonic于聲波濾波及壓電（Piezoelectric）的技術(shù)，并擴(kuò)展Skyworks產(chǎn)品的廣度與整合技術(shù)，雙方將致力于提供高效能、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(yè)與雙方在高頻體聲波濾波器市場(chǎng)的策略投資互補(bǔ)，換言之，現(xiàn)在兩間公司將可以開發(fā)針對(duì)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(duì)常時(shí)開啟（Always-on）連結(jié)的依賴以及持續(xù)增加的數(shù)據(jù)量，皆讓頻段數(shù)目及4G LTE技術(shù)的需求快速攀升。事實(shí)上，3GPP已提出超過四十五個(gè)頻段，而多頻段的通訊環(huán)境將顯著帶動(dòng)濾波器的出貨成長(zhǎng)，尤其是能實(shí)現(xiàn)頻段緊密堆疊 （Dense Packing）的高效能溫度補(bǔ)償SAW。此外，其他持續(xù)運(yùn)作的元件包括全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、無線區(qū)域網(wǎng)路（Wi-Fi）、藍(lán)牙 （Bluetooth）以及蜂巢式無線電（Cellular Radio）等，將遭遇須共同存在的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，因而讓高品質(zhì)濾波器愈顯重要。

　　Panasonic芯片元件事業(yè)群總監(jiān)Shigeru Ono表示，新合資公司將可利用雙方的核心強(qiáng)項(xiàng)在濾波器市場(chǎng)創(chuàng)造更好的表現(xiàn)，并挹注更多營(yíng)收，同時(shí)嘉惠客戶與員工。

　　據(jù)了解，Skyworks與Panasonic的合資公司將任用五百九十名員工，總部將設(shè)置于日本大坂。新的合資公司中，Skyworks將掌有66%的股權(quán)，Panasonic方面則係34%。這項(xiàng)交易尚包括Panasonic濾波器分部的產(chǎn)品、營(yíng)運(yùn)資金（Working Capital）、制造設(shè)備及硅智財(cái)（IP）；雙方預(yù)計(jì)在今年第三季完成所有交易事項(xiàng)。

　　由高通、Skyworks及Panasonic最新的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)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(yīng)用處理器與數(shù)據(jù)機(jī)后，半導(dǎo)體廠商最關(guān)注的一塊領(lǐng)域，希望能藉此于頻譜組合益趨復(fù)雜的LTE-A市場(chǎng)中協(xié)助客戶產(chǎn)品能漫游全球，提升用戶使用體驗(yàn)。