載波聚合(CA)功能為射頻元件所帶來的多頻多模需求,讓功率放大器、天線開關、低雜訊放大器等射頻元件必須涵蓋較以往更多的頻段處理通道,單位成本因而增加,因此許多射頻元件商正積極尋求更高性價比的方案;其中,導入CMOS製程已成為一股明朗可見的趨勢。
高通(Qualcomm)資深行銷總監Carson表示,射頻前端系統的主控制端主要還是在於數據機平台,而目前LTE數據機早已普遍採用CMOS製程,因此若射頻前端系統亦能導入CMOS製程,將大幅提高LTE平台控制介面的整合度。
事實上,射頻元件商正設法以CMOS製程為基礎,開發出效能媲美傳統砷化鎵(GaAs)元件的解決方案,以符合高階LTE行動裝置對載波聚合的規格需求;而在高通RF360逐漸打響名號之下,CMOS射頻元件的聲勢正在逐漸看漲,市場關注度也顯著提升。
RFaxis行銷與應用工程副總裁錢永喜補充,GaAs是一種化合物半導體,產能及價格波動大,相對而言,以矽(Silicon)製程為基礎的CMOS在製程技術及原物料供應上都較為穩定,且價格更便宜,因而逐漸受到市場青睞;而且,透過平均功率追蹤(APT)、封包追蹤(ET)、數位預失真(Digital Pre Distortion, DPD)、天線調諧(Antenna Tuner)等技術的協助,CMOS解决方案已漸漸能滿足載波聚合對線性及功耗的需求。
目前除了高通是CMOS射頻元件的主要推手之外,包括RFaxis、英飛凌(Infineon)等廠商都早已投入CMOS射頻前端元件開發,如英飛凌的開關器已率先導入CMOS製程。
英飛凌電源管理及多元電子事業處經理黃正宇表示,英飛凌目前以CMOS製程生產的天線開關,在線性度、插入損耗(Insertion Loss)等性能表現上,都已通過一線手機大廠的肯定,且認證其效能表現已可媲美GaAS天線開關,並能符合載波聚合功能的需要,其性價比優勢盡顯。
至於英飛凌的低雜訊放大器目前仍係以矽鍺(SiGe)製程生產,不過,該公司正在審慎評估以CMOS製程生產低雜訊放大器的可能性,穩步朝汰換所有RF元件為CMOS製程的方向邁進,提高產品性價比優勢。
據了解,高通RF360平台目前採用的是SOI-CMOS製程;而RFaxis及英飛凌等廠商所採用的則是成本更具優勢且製程整合度更成熟的塊狀矽CMOS(Bulk CMOS)技術。
另一方面,面對高通RF360平台中來勢洶洶的CMOS功率放大器勢力,Skyworks產品行銷經理McGovern則認為,CMOS功率放大器與現下主流的砷化鎵功率放大器各有優缺點,市場上同時對於兩種製程技術都有需求,因此短期內仍難以分出絕對勝負,為了不流失任一市場,Skyworks將維持CMOS、GaAs及絕緣層覆矽(SOI)射頻元件多頭並行的策略,以滿足各種客戶群的需要。
至於CMOS功率放大器未來的市場成長預測,拓墣產業研究所則預估,平價手機風潮將助長CMOS PA的市占率逐步提高,預估至2016年CMOS功率放大器的市占率可望逐步提升至15~20%。
面對CMOS功率放大器勢力快速崛起,GaAs功率放大器廠商除了加速多頻多模功率放大器研發之外,也可能同步發展CMOS技術。另一方面,運用垂直分工啟動輕晶圓代工(Fab-lite)策略,讓專業GaAs晶圓代工廠進行產業分工,降低投資風險,並運用規模經濟來降低GaAs功率放大器的生產價格,亦將成為許多GaAs功率放大器廠商的主要策略。
錢永喜強調,CMOS射頻元件的趨勢已然形成,在射頻元件商積極以CMOS製程為基礎來提高射頻元件性能,且力求能滿足現今載波聚合需求的發展方向下,這股風潮已成不可逆轉之勢。